论文标题：Acid Catalytic Effects of Hot Compressed Water and Water–Alcohol Mixtures, and Their Applications as Tunable and Catalyst-Free Solvents

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-8015/6/2/16

期刊名：Liquids

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/liquids

Seki, S.; Oshima, Y.; Akizuki, M. Acid Catalytic Effects of Hot Compressed Water and Water–Alcohol Mixtures, and Their Applications as Tunable and Catalyst-Free Solvents. Liquids 2026, 6, 16. https://doi.org/10.3390/liquids6020016

高温压缩水在高温高压下可自发产生质子，实现无外加酸催化反应，而水-醇混合溶剂可灵活调控溶剂介电常数、自解离能力与酸催化效应，是极具潜力的绿色可调反应介质。本文系统梳理近二十年相关研究，首创将高温体系酸催化效应（ACE）划分为本征、伴生、干扰三类，厘清不同来源催化贡献，全面综述水-醇混合溶剂在生物质转化、萃取、有机合成、塑料回收、无机材料制备等无催化工艺中的应用优势，指出当前研究短板并提出未来研究方向。

文章首先构建酸催化效应分类理论框架：本征ACE来自溶剂自身解离质子与未解离水分子直接质子转移，是纯水体系核心催化来源；伴生ACE由反应物、产物等溶质解离产生氢离子引发，典型如酯水解生成羧酸带来自催化；干扰ACE源于金属反应釜内壁溶出离子或表面异相催化作用，会大幅干扰动力学数据重现性。文中给出区分三类催化效应的标准化实验方案，通过更换釜材质、改变比表面积、分步扣除溶质贡献实现各催化贡献定量拆分。针对水-甲醇混合溶剂实验表明，随甲醇占比提升，溶剂自解离能力下降，本征酸催化效应线性减弱，但溶剂溶解有机底物的能力同步提升，形成催化强度与溶解性的权衡关系。

在应用层面，水-醇混合溶剂相比单一高温水或纯醇具备协同优势：水提供无催化酸活性，醇降低体系介电常数、抑制中间体再聚合、提升疏水性产物溶解度。生物质领域应用最为成熟，在木质纤维素分馏、液化制生物油、糖类异构、木质素解聚中，水醇等质量配比通常可实现最高产物收率；藻类共液化、农林废弃物分步炼制工艺均证实混合溶剂能提升生物油热值与品质。此外该体系可用于天然活性物质加压萃取、无催化生物柴油酯交换、各类重排与缩合有机合成、碳纤维塑料溶剂化回收、钛酸盐、钇铝石榴石等无机纳米晶可控合成，通过调整醇浓度精准调控晶体晶型、粒径与形貌。

本文指出现有研究存在两大核心不足：一是水-醇体系酸碱协同机制尚不清晰，溶剂质子供体/受体耦合作用缺乏定量动力学模型；二是多数应用仅停留在工艺优化，缺少分子层面解释混合溶剂协同机理。后续需以简单探针反应分离多重催化贡献，构建兼顾酸碱效应的统一动力学模型，探索特殊醇类配比区间的突变反应行为。

该文章完善高温含水混合溶剂催化基础理论，系统汇总全领域应用案例，为无催化绿色热化学工艺开发、新型可调溶剂体系设计提供完整理论与实验参考，对生物质资源化、绿色合成、纳米材料制备等行业具备重要指导价值。

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Enrico Bodo, University of Rome “La Sapienza”, Italy

Liquids (ISSN 2673-8015) 创刊于2021年，是一个国际化、经同行评审的开放获取期刊。期刊涵盖物理学中的液态理论、合成和分析化学、生物学、工程学和气象学中的流体动力学。目前，期刊已被ESCI (Web of Science)、Scopus、CAPlus / SciFinder等数据库收录。

2025 Impact Factor：1.8

2025 CiteScore：4.0

Time to First Decision：30.4 Days

Acceptance to Publication：4.8 Days