5-ヒドロキシメチルフルフラールの金触媒酸化における炭素支持表面効果

5-ヒドロキシメチルフルフラールを2,5-フランジカルボン酸に酸化することは、バイオベースポリマーの生産にとって重要な変換です。炭素支持の金触媒は、この変換に大きな可能性を秘めています。ここでは、5-ヒドロキシメチルフルフラールの酸化における炭素支持金ナノ粒子の活性、選択性、および安定性が、炭素支持の表面特性に強く依存することを示します。機能基の密度が低い基本炭素材料に支持された金ナノ粒子は、5-ヒドロキシメチルフルフラール酸化において高い活性（TOFAu 最大1195 h-1）、2,5-フランジカルボン酸への高い選択性、および酸性表面基を持つ炭素材料に支持された金ナノ粒子と比較して優れた安定性を示します。反応条件下で正に帯電する基本炭素支持の表面基は、ヒドロキシルイオンのより高い吸着および局所濃度をもたらし、これは金のための共同触媒として作用し、金触媒による脱水素化を強化します。酸性炭素の負に帯電した表面基はヒドロキシルおよび中間単酸アニオンを反発させ、これにより反応速度が低下し、2,5-ヒドロキシメチルフルフランカルボン酸への高い選択性となります。支持表面の電荷の役割と局所ヒドロキシルアニオン濃度を理解することは、5-ヒドロキシメチルフルフラールおよび関連反応の酸化に対して高い活性、選択性、および安定性を持つ触媒のための最適な炭素支持表面化学の合理的設計の基盤を提供します。