Heterolytic H2 activation over platinum supported on oxygen‑vacancy‑rich CeO2 (Pt/CeO2–Vo) for efficient reductive amination of levulinic acid to pyrrolidones under ambient conditions

乙酰丙酸 化学 铂金 异构化 还原胺化 催化作用 胺化 有机化学 无机化学 硫酸 还原(数学) 氧化还原 分解 氢解 化学还原 水溶液 还原消去
作者
Weizhen Xie,Yining Zhang,Jiacheng Li,Yue Tang,Yaqi Shi,Lu Lin,Xing Tang
出处
期刊:Journal of bioresources and bioproducts [Elsevier BV]
卷期号:: 100253-100253
标识
DOI:10.1016/j.jobab.2026.100253
摘要

Reductive amination of biomass-derived levulinic acid (LA) to N -substituted-5-methyl-2-pyrrolidone (BMP), versatile nitrogen-containing chemicals, under ambient conditions is highly desirable but challenging due to inefficient H 2 activation. To address this limitation, a platinum (Pt)-based catalyst supported on oxygen-vacancy-rich CeO 2 (Pt/CeO 2 -V o ) was developed, comprising uniformly dispersed Pt/PtO 2 heterostructures with adjacent Pt–O–Ce interfacial sites. At these Pt–O–Ce interfaces, electron-deficient Pt and electron-rich O atoms, modulated by neighboring oxygen vacancies, facilitate in situ hydrogen spillover from Pt nanoparticles, generating highly reactive H δ ⁺ –O···Pt–H δ – pairs that enable the efficient hydrogenation of the condensation intermediates formed between LA and amine substrates. Therefore, Pt/CeO 2 -V o achieved a high BMP yield of 95.2% with a productivity of 476.0 mol/(mol·h) within 1 h under ambient conditions. Even at a high LA concentration of 11.4% ( w ), the yield remained above 90%, demonstrating the catalyst’s efficiency under ambient conditions. It also showed excellent recyclability over six consecutive cycles and maintained stable performance for over 80 h in a fixed-bed flow reactor. This work underscores the critical importance of interfacial engineering in optimizing Pt-based catalysts and provides a robust and sustainable strategy for biomass upgrading under mild conditions.
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