华东理工大学龚学庆、王艳芹联合曼彻斯特大学杨四海等人报道独特的Co@CoO核壳结构催化剂，其将生物质衍生的5-羟甲基糠醛高效氢解为2,5-二甲基呋喃；并且研究发现催化活性位点位于具有氧空位的CoO壳上，而不是金属Co。

DFT计算阐明CoO壳上氧空位对于HMF的氢解的重要性。首先计算H2在CoO(100)和CoO(100)-Ov表面上的吸附和解离的能量分布。H2在CoO(100)和CoO(100)-Ov处的吸附能分别为0.25和1.63eV，表明CoO(100)-Ov具有更强的结合能力；重要的是，CoO(100)上H2异裂过程吸热0.54eV，势垒为0.60eV，而在CoO(100)-OV表面上，吸热仅为0.36eV，并且具有较低的势垒（0.56eV）；因此，CoO(100)-OV有利于H2的异裂。计算H2在CoO(100)-OV表面上的均裂发现OV可以辅助H2在催化剂表面裂解为两个Hδ−，并且H2的均裂过程放热（0.23eV），能垒为0.51eV；表明CoO(100)-OV表面上H2均裂比异裂更容易，并且两个Hδ-的形成可能使CoO(100)-OV表面比CoO更活跃。

进一步计算CoO(100)-OV表面HMF的吸附、活化及转化成DMF的完整反应路径。研究发现，HMF首先吸附在CoO(100)-OV表面，吸附放热高达2.22eV，高于H2的吸附放热（1.63eV）；此外，HMF通过-CH=O的O原子垂直吸附在CoO(100)-Ov表面，填补材料的氧空位；随后，H2吸附在CoO(100)-Ov表面，并放热0.75eV；吸附的H2通过异裂过程以0.60eV的势垒被活化，其中一个H原子与Co原子键合，而另一个被O原子占据；Co-Hδ-的电负性H首先攻击HMF中吸附的-CH=O的正电Cδ+，该过程放热0.63eV，需要克服0.63eV的势垒；Hδ+攻击-CH2~O的O原子是速率决定步骤，该过程吸热0.97eV，势垒为1.42eV；然后，在BHMF氢解过程中生成HMMF和H2O，分别需要克服0.84eV和1.3eV的能垒；在HMMF氢解生成DMF和H2O的过程中，需要克服1.23和0.33eV的能垒。

Xiang,S.,Dong,L.,Wang,ZQ.etal.AuniqueCo@CoOcatalystforhydrogenolysisofbiomass-derived5-hydroxymethylfurfuralto2,5-dimethylfuran.NatCommun13,3657(2022)

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