考虑到对可持续性的日益关注，生物质衍生燃料，化学品和材料的使用在未来几年中将稳定增长。生物质越来越多地被用作燃料和化学品的来源，作为化石原料的可再生替代品。纤维素、半纤维素和木质素被转化为化合物，并从中衍生出大量结构不同的化合物。生物质转化需要有选择性的、稳定的和廉价的催化剂。在石油化学的领导下，非均相催化主要是基于多孔材料，沸石是一种高效、可持续的烃类气相高温转化催化剂。然而，由于传统沸石的孔径有限，这些结晶多孔材料在涉及更大尺寸多功能底物的液相反应中表现出非常低的活性。与沸石和其他固体催化剂相比，MOF具有优异的催化活性。MOF作为替代多孔固体的新型催化剂具有高度的灵活性，以促进生物质转化，包括纤维素和木质素的水解和解聚，以及异构化，脱水，氢化和氧化。

有鉴于此，华南理工大学的李映伟教授、印度马杜赖卡玛拉大学的Amarajothi Dhakshinamoorthy和西班牙瓦伦西亚科技大学Hermenegildo Garcia教授等人，综述了金属-有机骨架(MOFs)及其衍生物作为生物质转化催化剂的研究进展。

本文要点

1）综述了MOFs和MOF基材料(功能化MOFs、MOF化合物和MOF衍生材料)在催化生物质转化方面的应用。提出一种合理的方法来设计和制备基于MOF的生物质转化催化剂，制备方法，然后描述结构与性能之间的关系。本综述首先着重于材料的制备，关注结构MOF适应方法和在生物质转化过程中用作催化剂的MOF衍生材料。然后总结了MOFs催化的生物质转化反应。根据催化系统的复杂性对文献研究进行了分类，从原始MOF材料开始，直到使用MOF衍生的金属和包裹在碳上的金属氧化物纳米颗粒。

2）目前生物质转化的研究主要以酸催化以及氢化和氧化为主。本综述重点介绍了MOFs在调节酸性、结构和活性方面的各种可能性，以开发性能优于传统沸石催化剂的固体催化剂。MOF催化领域的新进展，特别是比类似3D材料更稳定、更有活性的2D MOFs的使用，或可视为0D MOF的MOP，可能为进一步提高催化活性带来新的机遇。而且，MOF在生物质转化方面提供了超越统催化剂的机会，如电催化剂和光催化剂。

3）MOF在反应条件下的催化稳定性问题是一些较大的挑战。目前，通常通过测试连续重用后的催化数据来对比稳定性，但这显然不能令人满意，因为它们不能确保反应速率在重复使用时是恒定的。生物质聚合物和单体是多功能有机分子。使用多功能催化剂在同一过程中发生多个基本转化的串联和级联反应具有相当大的优势，可以简化后处理并减少工艺步骤的数量。含有过渡金属NP的酸性MOF是这些串联反应最常用的催化剂。考虑到MOFs所提供的多功能性和灵活性，串联反应将是未来发展的一个重要方向。

总之，该工作表明MOF作为催化剂在生物质转化工业中具有巨大的应用前景。

参考文献：

Ruiqi Fang et al. Metal organic frameworks for biomass conversion. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/D0CS00070A

https://doi.org/10.1039/D0CS00070A