從生物質衍生的脂肪酸生產烷烴的光催化脫羧策略的示意圖。圖片：黃志鵬

由中科院大連化學物理研究所（DICP）王峰教授領導的研究人員報道，光催化脫羧是在溫和的環境溫度和壓力條件下將生物質脂肪酸轉化為烷烴的有效替代途徑。該發現於2月19日發表在《自然催化》上。

長鏈烷烴是柴油機和噴氣式發動機燃料的主要成分。因此，由可再生生物質脂肪酸而不是化石資源生產這些烷烴對於發展可持續能源供應很重要。然而，大多數已有的催化系統要求苛刻的操作條件（如高溫和高壓）和過量的氫氣消耗。

研究人員發現，在光照下，半導體二氧化鈦（TiO2）上的光生空穴很容易引起脂肪酸的脫羧，隨後產生烷基自由基中間體。

然而，由於烷基的不可控制的反應性，生產所需烷烴的選擇性較低。王教授說：“合理控制自由基中間體的轉化是獲得烷烴產物高選擇性的關鍵。”

科學家發現，當將鉑/二氧化鈦（Pt/TiO2）催化劑置於氫氣中時，催化劑與氫氣之間的相互作用產生了一個富氫表面，因此光生自由基可以被表面氫迅速終止，因此大大抑制了低聚。

這些結果表明，在溫和的條件下：30°C，氫氣壓力小於或等於0.2MPa和365nm LED照射，可以從生物質衍生的C12-C18脂肪酸中以高收率（大於或等於90％）獲得Cn-1烷烴。而且，平均生產率與在苛刻的反應條件下執行的熱催化體系的生產率相當。

妥爾油和大豆脂肪酸分別是紙漿和大豆油精煉行業的低價值副產品。研究者將這兩個工業脂肪酸混合物進行處理，以高達95%的產率獲得了烷烴產物。

王教授說：“這種綠色環保的方法是有希望的。它將光合作用化學與工業催化聯絡起來，並延伸光能利用鏈。考慮到中國豐富的低品質脂肪酸，這是特別有希望的。”