制浆造纸工业每年产生大量富含半纤维素的预水解液(PHL)，其中低聚木糖(XOS)目前多被直接焚烧处理，既造成资源浪费又加剧碳排放。传统糠醛生产工艺依赖玉米芯和浓硫酸催化，存在能耗高、污染重等缺陷。如何将制浆废液转化为高值化学品，成为推动行业绿色转型的关键课题。
研究人员创新性地设计了一系列含三嗪环和酚羟基的共价有机框架(COF)材料，其中TAPT-DHPA展现出卓越的双酸性催化性能。通过溶剂热法合成四种COF材料，采用XRD、FTIR、NH3-TPD等技术表征其结构特性，在高压反应釜中评估催化性能。结合VASP软件进行Bader电荷分析和DFT计算，阐明反应机理。
3.1 合成COF的基本特性
TAPT-DHPA呈现1749 m2/g的高比表面积和3.1 nm孔径，NH3-TPD显示其具有1.65 mmol/g总酸量，包含131℃(酚羟基Br?nsted酸)和197℃(三嗪环Lewis酸)双酸位点。FTIR证实成功构建亚胺键(C=N，1582 cm-1)，XRD显示AA堆叠结构。
3.2 催化性能对比
在H2O/THF(1:1)双相体系中，TAPT-DHPA催化XOS的糠醛收率达78.6%，显著高于单酸位点的TAPB-DHPA(65.4%)和TAPT-TPA(40.0%)。相较传统催化剂如WO3/SiO2(71%，10 wt%)和PW12/ZSM-5(75.1%，5 wt%)，TAPT-DHPA用量降低30倍以上。
3.3 反应机理解析
DFT计算表明：酚羟基通过共振效应释放H+形成Br?nsted酸位，三嗪环因强吸电子特性(LUMO电子密度高)形成Lewis酸位。最优反应路径为质子攻击2-OH引发脱水(能垒54.0 kJ/mol)，经环状酸酐中间体(IM 2-3)最终生成糠醛，比无催化剂体系降低54.43%活化能。
该研究首次将双酸性COF应用于工业废液催化转化，创制了兼具高活性(78.6%收率)和稳定性(6次循环)的新型催化剂。通过原子尺度机理研究，证实三嗪环与酚羟基的协同作用可显著降低反应能垒，为生物质精炼催化剂设计提供了新范式。论文发表在《Fuel Processing Technology》，为制浆工业实现"变废为宝"提供了切实可行的技术方案。