在过去十年中，化石燃料的消费急剧增加，可再生生物质转化为化学品和燃料受到越来越多的关注。木质素的催化加氢脱氧(HDO)一直是研究的热点，空位工程是开发高效催化剂的新途径。氧空位和硫空位在杂多酸中有着广泛的应用。氧空位最早是在19世纪60年代提出的，研究人员发现氧空位可以作为反应位点，改变材料的结构和表面的电子和化学性质。最近，金属氧化物由于其氧化还原特性已被证明是有效的HDO催化剂。在木质素模型化合物催化方面表现优异的MoO3的催化活性取决于表面配位不饱和Mo位点（氧空位）。作为另一种阴离子空位，硫空位广泛用于二维材料MoS2。它可以改善MoS2活性位点密度低、基面惰性等缺点，从而提高催化性能。传统的MoS2催化剂通常添加第二金属Co和Ni，其作用是降低MoS2边缘硫的结合能，增加空位浓度，从而提高催化剂的性能。
在HDO反应中，阴离子空位可以作为氧原子与催化剂表面相互作用的活性位点，最典型的阴离子空位是硫空位和氧空位。以往的研究证明，空位的构建对催化剂本身和反应都有积极的影响，表明空位工程是未来HDO催化剂改性可以探索的方向，但空位在催化中的具体机理有待深入研究。
有鉴于此，天津大学环境学院纪娜课题组对过渡金属硫化物和氧化物催化剂中的空位工程在木质素衍生含氧化合物加氢脱氧反应中的应用进行了详细探讨，该过程中主要影响因素主要有三方面：1）氧空位的设计方法及加氢脱氧效果；2）硫空位的设计方法及加氢脱氧效果；3）空位的表征技术。文章基于当前木质素领域空位的研究现状，总结了空位的设计方法以及空位对反应和催化剂的影响，并总结了空位的表征技术，为深入分析空位在该领域的作用机理提供有效思路。此外，文章还对空位工程在木质素衍生含氧化合物加氢脱氧反应中的应用提出了展望。
相关研究成果《Vacancy Engineering in Transition Metal Sulfide and Oxide Catalysts for Hydrodeoxygenation of Lignin-Derived Oxygenates》已发表在国际知名期刊ChemSusChem（IF:8.928），并被选为封面论文。文章第一作者为环境学院研究生姜思楠，通讯作者为纪娜教授。
纪娜教授团队长期致力于生物质催化转化制取生物燃料及化学品，近年来在国际高水平学术期刊发表SCI研究论文70余篇，其中封面论文10篇，H-index指数28。包括：Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catalysis, Applied Catalysis B: Environmental, ChemSusChem, Green Chemistry, Journal of Catalysis, Journal of Energy Chemistry, Renewable & Sustainable Energy Reviews, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 等多篇国际知名期刊，论文总引用率大于2000余次。
（编辑：郝林格、王云翀）
