【导语】
30 秒升温到 600 °C、4 小时收获 59.2 % 1,5-PeD——这不是魔法，而是焦耳加热的碳热冲击（CTS）技术。今天，我们把浙江大学肖丰收教授、北京化工大学张建副教授团队最新发表在 ACS Catalysis 的成果，拆成“科研人视角”的硬核推送：从催化剂缺陷设计到工业循环路径，一文看懂“糠醛→1,5-戊二醇”如何兼顾高选择性、高稳定性与秒级制备。
【研究亮点】
- 秒级合成：CTS 超快焦耳加热（0.25 s 加热 + 2.75 s 冷却）抑制金属团聚，一步生成 PtCoCe 三元氧化物。
- 选择性跃升：Co²⁺/氧空位协同定向断裂 C₂-O₁ 键，1,5-PeD 选择性提升至 59.2 %，STY 达 8.03 mmol·g⁻¹·h⁻¹。
- 秒级再生：400 °C 下 30 s 焦耳冲击即可恢复活性，循环 9 次选择性仍保持 56.5 %。
【图文解析】
图 1 | CTS 制备流程
固态研磨 → 氮气气氛焦耳冲击 600 °C → 淬火。瞬时升降温避免长时间煅烧，直接锁定“Co²⁺-Ov”活性对，孔隙率同步提升。
图 2 | 结构与孔道
XRD：Ce 引入后 Co 以 CoO（36.9°, 44.2°）存在，无 Ce 则出现 Co₃O₄。
BET：CTS 样品出现 0.45–1.0 P/P₀ 陡峭台阶，介孔-大孔分级结构一目了然。
图 3 | 形貌与元素分布
SEM/TEM：泡沫状多孔骨架；HRTEM 中 CoO(111) 0.246 nm、CeO₂(200) 0.271 nm 共存，2 nm 非晶层包覆抑制相变。
EDS：Pt/Co/Ce 均匀共分散，构建多功能反应界面。
图 4 | Co 局域配位
EXAFS：CTS 样品 3.2 Å 处仅见 Co-Co（CoO），CP 样品出现 2.5 Å 金属 Co。
XANES：Ce 存在时 Co²⁺ 占比 32.5 %，价态调控实锤。
图 5 | 氢活化能力
H₂-TPR：Pt 促进 Co₃O₄→CoO 还原峰降至 149 °C。
H₂-TPD：50–150 °C 与 300–350 °C 双氢脱附峰，总吸附量显著高于对照。
图 6 | 性能优化
Co/Ce = 1:1 时 1,5-PeD 选择性 59.2 %；Pt 负载 1.5 wt % 达性能平台。
图 7 | 机理揭示
XPS：Co²⁺ 占比、氧空位浓度均与 1,5-PeD 选择性线性相关。
路径：Pt-H → Ov → Co²⁺，Lewis/Brønsted 酸协同驱动呋喃环 C₂-O₁ 键精准断裂。
图 8 | 稳定性 & 再生
5 次循环后选择性降至 45 % → 400 °C 焦耳冲击 30 s → 恢复 58.4 %，9 次循环保持 56.5 %。Co²⁺/Ov 浓度同步恢复，CTS 再生效率肉眼可见。
【总结展望】
本工作利用焦耳加热驱动的碳热冲击策略，在 30 秒内“锁死”高活性 Co²⁺-Ov 位点，实现生物质糠醛到 1,5-戊二醇的高效、高选择性转化，并通过秒级再生解决工业循环痛点。下一步，CTS 技术可拓展至木质素解聚、CO₂ 加氢等更多场景，成为绿色催化工艺提效的通用“加速器”。
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• HTL 焦耳高温长时加热装置——秒级升温、小时级恒温，测温区间 100–3200 °C 分段可调，可直接用于 PtCoCe 这类三元氧化物催化剂的批量合成与循环再生；
• HTS 焦耳超快加热装置——秒级烧结、分钟级保温，适配粉末、薄膜及块体样品，满足从克级到百克级催化剂的快速制备；
• FJH 焦耳闪蒸加热装置——毫秒级超高温冲击（2000–10000 K），专为高熵、单原子、纳米催化剂的瞬态合成设计。
三种机型均支持氮/氩/真空多气氛切换，可原位淬火锁定缺陷位点。欢迎联系我们，让下一篇 ACS Catalysis 级工作在你的实验室诞生！
