華東理工大學龔學慶、王艷芹聯合曼徹斯特大學楊四海等人 報道獨特的Co@CoO核殼結構催化劑，其將生物質衍生的 5-羥甲基糠醛高效氫解為 2,5-二甲基呋喃；並且研究發現催化活性位點位於具有氧空位的 CoO 殼上，而不是金屬 Co。
DFT計算闡明CoO 殼上氧空位對於HMF 的氫解的重要性。首先計算p 在 CoO(100) 和 CoO(100)-Ov 表面上的吸附和解離的能量分布。p在CoO(100)和CoO(100)-Ov處的吸附能分別為0.25和1.63 eV，表明CoO(100)-Ov具有更強的結合能力；重要的是， CoO(100) 上p異裂過程吸熱 0.54 eV，勢壘為0.60 eV，而在 CoO(100)-OV 表面上，吸熱僅為0.36 eV，並且具有較低的勢壘（0.56 eV） ；因此，CoO(100)-OV 有利於 p 的異裂。計算 p 在 CoO(100)-OV 表面上的均裂發現OV可以輔助p在催化劑表面裂解為兩個Hδ−，並且p的均裂過程放熱（0.23 eV），能壘為 0.51 eV；表明CoO(100)-OV 表面上p均裂比異裂更容易，並且兩個Hδ-的形成可能使CoO(100)-OV表面比CoO更活躍。
進一步計算CoO(100)-OV表面HMF的吸附、活化及轉化成DMF的完整反應路徑。研究發現，HMF 首先吸附在 CoO(100)-OV 表面，吸附放熱高達 2.22 eV，高於 p 的吸附放熱（1.63 eV）；此外，HMF透過-CH=O的O原子垂直吸附在CoO(100)-Ov表面，填補材料的氧空位；隨後，p吸附在 CoO(100)-Ov 表面，並放熱 0.75 eV；吸附的 p 透過異裂過程以 0.60 eV 的勢壘被活化，其中一個 H 原子與 Co 原子鍵合，而另一個被 O 原子占據；Co-Hδ-的電負度H首先攻擊HMF中吸附的-CH=O的正電Cδ+，該過程放熱 0.63 eV，需要克服 0.63 eV 的勢壘； Hδ+攻擊-Cp~O的O原子是速率決定步驟，該過程吸熱0.97 eV，勢壘為1.42 eV ；然後，在 BHMF 氫解過程中生成 HMMF和 pO，分別需要克服 0.84 eV 和 1.3 eV 的能壘；在 HMMF 氫解生成 DMF 和 pO 的過程中，需要克服 1.23 和 0.33 eV 的能壘。
Xiang, S., Dong, L., Wang, ZQ. et al. A unique Co@CoO catalyst for hydrogenolysis of biomass-derived 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-dimethylfuran. Nat Commun 13, 3657 (2022)
ht-tps://www.nature.com/articles/s41467-022-31362-9
