【ACS Catal.】封面天津大学祝新利：掺杂Ga增强CeO₂表面Ce-O位点Lewis酸碱性促进丙酸酮基化反应

背景：生物质能源衍生的羧酸导致生物油存在腐蚀性等问题，其转化是提高生物油质量的关键。酮基化反应可在不消耗氢气条件下将羧酸转化为更有价值的酮类。研究目的：探究通过掺杂金属对金属氧化物催化剂进行改性以提高其催化性能的反应机理。结论：天津大学祝新利团队通过共沉淀法合成了一系列Ga掺杂的CeO₂催化剂。研究表明，当Ga/Ce低于1/3时形成CeGaOₓ固溶体，Ga掺杂促进了氧空位的产生，并显著增强了邻近Ce-O酸碱对的酸性和碱性，从而促进了丙酸解离吸附与关键的α-H活化步骤，大幅提升了丙酸酮基化反应活性。在330℃下，Ce₇₅Ga₂₅Oₓ催化剂的本征反应速率是纯CeO₂的2.1倍。该研究确定了单齿丙酸盐为表面活性物种，C-C耦合为速控步骤，并为设计高效催化羧酸酮基化反应的金属氧化物催化剂提供了新思路。