因其可再生性和环保性，生物质能源的开发和应用一直以来都是研究热点之一。其中ABE发酵液以淀粉或纤维素为原料，经丙酮丁醇梭菌发酵得到，是燃料和化学品的重要来源。目前，ABE发酵液一般浓度较低，浓缩过程不可避免的带来高能耗等问题，限制其广泛应用。因此，ABE溶液理想的利用方式是不经浓缩而直接转化制备燃料或化学品。然而，对于生物质的直接转化而言，实现同时兼具高转化效率和产物高选择性仍面临巨大挑战。
近日，王峰科研团队采用锡掺杂的二氧化铈催化剂实现了ABE水溶液的直接催化转化，碳转化率可达到70%，主要产物为4-庚酮，其选择性高达86%。此外，在以往已报道的ABE转化的催化体系中，人们普遍认为水是催化剂的毒化剂，然而，在本工作的催化体系中，水却参与反应，促使目标产物4-庚酮的选择性生成。该过程以ABE水溶液为原料，而产品4-庚酮为油相，因此仅通过倾倒和简单的蒸馏即可获得95%纯度的4-庚酮。
王峰长期致力于铈基材料多功能酸碱催化性质的研究（J. Am. Chem. Soc. 2018, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, ACS Catal. 2018, ACS Catal. 2016, J. Am. Chem. Soc. 2013），本工作将铈基材料应用拓展至复杂的生物质转化体系，耦合生物发酵与化学催化过程，实现单一化学品的高选择性制备，既具有科学研究意义，又具有潜在应用前景。
该工作与北京大学马丁教授合作完成。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划，以及国家自然科学基金的资助。此外，本文也是献礼我所七十周年所庆文章之一。（文/图 王业红）
