这篇文档属于类型a，即单篇原创研究的学术报告。以下是针对该研究的详细介绍：
该研究由Ruichao Guo、Yongjian Zeng、Lu Lin、Di Hu、Chunqiang Lu、Stuart Conroy、Suyu Zhang、Chen Zeng、Huixia Luo、Zhiwei Jiang、Xiaolei Zhang、Xin Tu和Kai Yan等作者共同完成。研究团队来自多个机构，包括中山大学环境科学与工程学院、广东工业大学环境科学与工程学院、利物浦大学电气工程与电子系、斯特拉斯克莱德大学化学与工艺工程系等。该研究于2025年发表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。
该研究的主要科学领域是生物质精炼（biomass refinery）和催化化学。研究背景基于生物质衍生物作为可再生资源在制备高价值液体燃料、精细化学品和聚合物材料中的重要性。其中，5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural, HMF）作为连接生物质资源和高附加值化学品的重要桥梁，其选择性加氢反应在生物质精炼中具有关键意义。研究的目标是开发一种高效、稳定的双金属PdNi纳米合金催化剂，用于HMF的深度加氢反应，生成2,5-双羟甲基四氢呋喃（2,5-bishydroxymethyltetrahydrofuran, BHMFTHF），这是一种重要的燃料前体和溶剂。
研究流程包括以下几个主要步骤：
催化剂合成：采用CO₂辅助的绿色方法合成了不同Pd/Ni比例的双金属PdNi/SBA-15催化剂。首先制备了SBA-15作为载体材料，并通过N₂物理吸附分析确认其介孔结构。随后，通过CO₂辅助浸渍法将Pd和Ni的前驱体负载到SBA-15上，并在350°C下煅烧，最后在30°C下用30 vol% H₂/CO₂气氛还原，得到PdNi合金催化剂。
催化剂表征：使用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂进行了全面的物理化学性质表征。结果表明，PdNi合金纳米颗粒均匀分散在SBA-15载体中，平均粒径为4.0±1.0 nm。
催化性能测试：在140°C和1 MPa H₂条件下，使用1,4-二氧六环作为溶剂，对HMF进行加氢反应。测试了不同Pd/Ni比例的PdNi/SBA-15催化剂以及单金属Pd、Ni、Cu、Ru/SBA-15催化剂的性能。结果显示，Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂表现出最佳性能，HMF转化率达到99.0%，BHMFTHF选择性为96.0%。
反应条件优化：通过改变反应温度、金属负载量和溶剂等参数，优化了BHMFTHF的产率。结果表明，140°C、2 wt%金属负载量和1,4-二氧六环为最佳反应条件。
催化剂稳定性测试：通过五次循环实验，验证了Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂的稳定性。结果显示，催化剂在多次循环后仍保持高活性和选择性。
催化剂合成与表征：成功合成了不同Pd/Ni比例的PdNi/SBA-15催化剂，并通过TEM、XRD、H₂-TPR和XPS等技术确认了PdNi合金结构的形成。Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂的纳米颗粒均匀分散，平均粒径为4.0±1.0 nm。
催化性能：Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂在HMF加氢反应中表现出最佳性能，HMF转化率为99.0%，BHMFTHF选择性为96.0%。该性能显著优于其他单金属和双金属催化剂。
反应条件优化：最佳反应条件为140°C、2 wt%金属负载量和1,4-二氧六环溶剂。在此条件下，BHMFTHF的产率最高。
催化剂稳定性：Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂在五次循环实验中表现出优异的稳定性，HMF转化率和BHMFTHF选择性均无明显下降。
该研究成功开发了一种高效、稳定的PdNi/SBA-15纳米合金催化剂，用于HMF的选择性加氢反应生成BHMFTHF。该催化剂在140°C、1 MPa H₂条件下表现出优异的催化性能和稳定性，HMF转化率达到99.0%，BHMFTHF选择性为96.0%。研究结果表明，PdNi合金结构的形成以及电子从Ni向Pd的转移是催化剂高效活性和稳定性的关键因素。该研究为开发高效、稳定的合金催化剂用于生物质资源的高值化利用提供了重要参考。
该研究还扩展了Pd₂Ni₁/SBA-15催化剂的应用范围，验证了其在其他生物质衍生物（如BHMF、5-甲基糠醛、糠醛等）加氢反应中的高效性。此外，研究通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了PdNi合金催化剂在HMF加氢反应中的反应机制，进一步支持了实验结果。