本综述对木质纤维素原料经化学与生物途径生产木糖醇的全链条过程进行了系统性评估，重点关注反应机理认知、工艺局限性与可持续性。区别于既往综述，本研究首次对用于木糖提取的木质纤维素原料进行了比较性评价，强调了半纤维素含量及其对木糖浓度和水解液质量的直接影响。随后对化学与生物转化路径进行了批判性分析：针对化学途径，系统阐明了催化加氢机理、催化剂体系、反应器构型及操作条件；针对生物途径，全面探讨了影响木糖醇产率与生产强度的微生物菌株、酶促途径、代谢调控及发酵策略。值得注意的是，这是首篇将基于密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的研究整合至木糖醇生产讨论的综述，从分子层面揭示了木糖吸附、开环及加氢机理。此外，研究在所有评述章节中系统性识别了尚未解决的研究缺口，为后续实验与理论发展提供了明确方向。最后，通过对近期生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）与技术经济分析（Techno-Economic Analysis, TEA）研究的梳理，评估了可再生木糖醇生产的环境与经济可行性，并勾勒了面向可持续木质纤维素工艺的未来研究方向。
1 引言
木糖醇（CH2 OH(CHOH)3 CH2 OH）是一种五碳糖醇，其甜度、外观及质构特性与蔗糖相当。因其低热量值与非致龋性，木糖醇已广泛应用于食品、制药及医疗保健行业，常见于润喉糖、威化夹心、硬糖、无糖糖果、口香糖及巧克力等消费品中。大量证据表明，含木糖醇口香糖可有效降低变形链球菌水平并抑制牙菌斑堆积，从而预防口腔疾病，该效应为木糖醇所特有。除口腔健康益处外，木糖醇还广泛应用于食品与药物制剂，其通过产生短链脂肪酸发挥益生元效应，进而改善代谢谱。现有研究未发现木糖醇消费存在显著安全隐患，但其整体临床疗效仍需更多设计严谨的临床研究予以确证。物理性质方面，木糖醇为白色结晶固体，具有高水溶性，于1891年由法国与德国化学家独立发现。
全球木糖醇市场估值已超过10亿美元，并保持4%–6%的年复合增长率，预计2030年将接近15亿美元。这一增长由丰富的木质纤维素原料（特别是欧洲与中国的玉米芯与桦木）驱动，同时受亚太地区强劲需求拉动——该地区2015年占全球收入的41%。主要生产商包括杜邦-丹尼斯克、富特斯特及浙江华康，合计控制约45%的市场份额，加拿大与芬兰的新建工业投资亦反映了积极的市场前景。然而，从实验室放大至中试及工业化规模时，性能波动显著：受生物质类型、工艺配置及预处理条件（如酸水解、蒸汽爆破或水热处理）影响，木糖醇产率可能下降约17%或上升约4%。原料异质性进一步影响生产效率，甘蔗渣产率波动高达42%，而芒草仅为3%。这些发现强调了选择高木糖、低杂质生物质，并优化预处理、生物炼制集成及下游回收以提升商业可行性的重要性。
木质纤维素生物质（Lignocellulosic Biomass, LCB）主要由纤维素与半纤维素构成，是木糖醇生产的主要可再生资源。半纤维素作为一种富含五碳（C5 ）与六碳（C6 ）糖的杂多糖，是生化转化的宝贵前体。多项研究证实，可从菠萝皮、甘蔗渣、芒草、啤酒糟（Brewer's Spent Grain, BSG）、巨桉、桦木、山毛榉、梓木、玉米芯、油茶壳、棕榈空果串及稻草等多种生物质中有效提取木糖。化学与生物两条路线均已开发用于将木糖转化为木糖醇，二者各具优势与局限。现有综述多聚焦于代谢工程进展，表明工程化微生物途径可显著提升生物法木糖醇产率，并为高能耗的化学加氢提供更可持续的替代方案；部分综述关注生物质转化的集成催化体系，阐明了影响木糖加氢效率的反应机理与关键参数；另有研究强调可持续性，指出木糖还原酶（Xylose Reductase, XR）与木糖醇脱氢酶（Xylitol Dehydrogenase, XDH）途径的代谢工程可提高产率，且技术经济分析与生命周期评价显示生物技术路线在环境友好性与中小型规模生产经济性上优于资本密集型的化学路线。具体而言，生物技术路线的全球变暖潜势（Global Warming Potential, GWP）仅为2.2 kg CO2-eq /kg木糖醇，而化学路线高达8.8 kg CO2-eq /kg。
尽管已有诸多贡献，现有综述常侧重木糖醇生产的特定环节，缺乏实验发现与理论视角的整体整合。本综述通过综合从木糖醇发现、基本性质到化学与生物生产途径、工业发展及应用的全链条研究填补了这一空白。区别于早期综述，本工作跨整个生产链整合知识，并结合实验研究与计算分析的见解，系统识别了文献中的关键缺口，特别是那些需要数据驱动优化与连续工艺开发的系统性研究。此外，本综述追溯了木糖醇研究的演变历程，概述了未解决的挑战及值得探索的新兴方向。通过整合木糖醇生产各阶段的优势与局限，本工作旨在为未来的科学探索与技术突破提供坚实基础。
2 木糖提取的生物质来源
木糖醇主要由木糖衍生而来，而木糖则来自LCB中半纤维素（富含木聚糖）组分的水解。文献一致表明，木糖产率受原料半纤维素含量及其物理特性（如软/硬组织）的强烈影响，这直接决定了水解效率。文献报道的高半纤维素含量且水解液中木糖浓度较高的原料主要包括啤酒糟、橡木、大麦麸皮、玉米芯、木薯皮及玉米苞叶。其他具有显著木糖提取潜力的生物质资源涵盖桉木、芦苇、甘蔗渣、香蕉皮、玉米叶、菠萝皮、高粱、柳枝稷、稻草、桦木、杨木、稻壳、芒草及橄榄残渣等。总体而言，未来木糖提取的木质纤维素原料选择应优先考虑高半纤维素含量，同时兼顾生物质抗降解性，因木质素含量较低且质地较软的材料通常更有利于半纤维素的高效水解。
3 木糖醇生产的全链条工艺
木糖醇可通过化学与生物两条途径从生物质衍生的木糖生产，二者具有不同的反应机理、工艺条件与技术需求。化学路线中，半纤维素水解为木糖后经纯化、催化加氢及产物回收得到产品；生物路线则利用微生物通过特异性酶促反应将木糖转化为木糖醇，常结合代谢工程以提高产率并抑制副产物生成。
3.1 木质纤维素生物质的木糖提取方法
木糖提取涉及预处理与水解过程，旨在选择性解构LCB的刚性结构并释放木糖。已开发的拆解技术包括自水解、稀酸水解、固体酸催化、蒸汽爆破、离子液体（Ionic Liquid, IL）处理及无机盐辅助水解。自水解（液态热水处理）利用热压缩水（180°C–205°C）选择性水解半纤维素为木糖，抑制剂生成极少。水自离解为氢离子与氢氧根离子，形成水合氢离子催化乙酰基裂解产生乙酸，进一步加速半纤维素解聚。通常采用两段工艺：自水解液经后水解产生富含木糖的水解液，固体残渣水解产生富含葡萄糖的水解液。酸水解可采用浓酸或稀酸，稀酸（常用0.5%–2.5% H2 SO4 ）因能有效选择性解聚半纤维素而被广泛采用，例如巨桉水解木糖产率达13.65 g/L，副产物极少；玉米芯在2.2% H2 SO4 、170°C下处理，木糖回收率达75%；甘蔗渣、稻草及稻壳等原料在优化条件下亦取得类似效率。其他酸如硝酸、草酸、盐酸、磷酸、乙酸及马来酸亦有应用，其中弱酸（如草酸）腐蚀性更低且环境友好。固体或超强酸（如Brønsted超强酸、Lewis超强酸）具有低腐蚀性、安全性、可回收性及低能耗优势，碳基固体酸（特别是水热碳化纤维素衍生的材料）表现出高木糖产率。蒸汽爆破在高温高压蒸汽（通常低于240°C）处理后快速减压，破坏木质纤维素结构，结合温和酸浸渍可使木糖释放率达约87%，并保留高纤维素含量。离子液体（如1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐）可溶解半纤维素并破坏多糖氢键网络，在温和条件（110°C–130°C）下实现70%–76%的木糖产率，具有高选择性与可回收性，但高昂成本限制了大规模应用。无机盐（如FeCl3 、ZnCl2 、CaCl2 ）亦能有效水解半纤维素，其中FeCl3 催化活性最高，在140°C–200°C下木糖产率达89%–100%，且微波辅助处理可进一步提升效率。
基于木糖产率与反应时间的比较评估显示，稀酸水解与蒸汽爆破因反应时间短而具有高生产率，但稀酸水解伴随抑制剂（糠醛、5-羟甲基糠醛）生成、设备腐蚀及下游中和需求；蒸汽爆破化学品投入少，但可能引起部分糖降解且选择性控制有限；离子液体体系选择性优异且糖回收率高，但受限于高能耗与运行成本；固体酸催化与无机盐体系分别在催化剂可回收性与选择性上具有优势，但面临催化剂失活、盐回收与分离挑战；自水解虽温度要求较高且木糖产率中等（约70%），但无需化学品投入，环境负荷低且抑制剂生成少。能耗方面，蒸汽爆破（1.8–2.7 MJ/kg）与稀酸水解（1.7–4.4 MJ/kg）优于自水解（6.9 MJ/kg）。综合而言，自水解是最具环境友好性的方法，而蒸汽爆破因高生产率、低能耗与最少化学品投入成为工业化应用中最均衡的选项。
3.2 木糖分离与纯化
3.2.1 水解液抑制剂
LCB预处理与水解除产生可发酵糖外，还会生成呋喃类、弱酸类与酚类化合物。这些抑制剂显著降低微生物活性，减少细胞活力、生长速率与产物产率，因此生物转化前需进行解毒与木糖纯化。化学路线中，杂质吸附于金属活性位点会导致催化剂失活并降低加氢效率，微量抑制剂即可显著影响化学路线生产，故多数研究采用纯木糖为底物。生物体系中抑制剂毒性已被广泛研究：呋喃衍生物（主要为糠醛与5-羟甲基糠醛）在酸预处理中由戊糖与己糖脱水形成，糠醛在约100 mg/L时即显著抑制微生物生长与木糖醇生产，约500 mg/L时可使产率降低约59%；其作用机制包括抑制关键代谢酶（醇脱氢酶、丙酮酸脱氢酶、乙醛脱氢酶），扰乱中心碳代谢，并消耗NADH/NAD(P)H导致氧化还原失衡。弱酸（乙酸、甲酸、乙酰丙酸）主要通过胞内酸化与三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate, ATP）耗竭抑制细胞，未解离态酸扩散穿过质膜后在胞质内解离释放质子，降低胞内pH，细胞需激活ATP依赖性质子泵以维持稳态，增加能量需求并降低代谢效率。酚类化合物主要来自木质素降解，通过破坏膜完整性与细胞功能发挥作用，增加膜通透性导致胞内物质泄漏，干扰线粒体活性与电子传递，并可能作为氧化磷酸化解偶联剂减少ATP生成，同时促进活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）形成加剧细胞损伤。这些抑制剂常产生协同效应，共同导致延滞期延长、微生物活性降低与产物合成减少，凸显了解毒或耐受工程对高效生物转化的重要性。
3.2.2 水解液抑制剂去除方法
木糖提取后需进行分离纯化。第一阶段为中和，通常使用氢氧化钙（Ca(OH)2 ，过石灰法）或氢氧化钠（NaOH）调节pH；第二阶段为固液分离，通过过滤、离心或倾析去除残留木质素与沉淀固体；第三阶段为解毒，针对残留抑制剂，活性炭吸附可有效去除酚类、色素与呋喃衍生物，过石灰法对二醛类与二羰基化合物去除效果显著，离子交换树脂（阳离子、阴离子或混合床）可消除离子杂质与盐类，生物解毒利用酶（漆酶、过氧化物酶）或微生物菌株转化酚类抑制剂；第四阶段为脱盐或软化，通过电渗析或离子交换去除残留盐类（硫酸盐、氯化物），以降低离子强度提高结晶质量。最后为浓缩与抛光，通过蒸发或真空浓缩提高木糖浓度，并严格控制温度以防焦糖化，抛光可采用微滤、活性炭处理或膜技术（纳滤、超滤）去除高分子量杂质以获得高纯度木糖。
3.3 木糖醇生产方法
3.3.1 化学方法
纯化后的木糖通过催化加氢生产木糖醇，反应遵循表面介导的氧化还原机理，D-木糖的醛基被还原为醇，生成D-木糖醇。加氢通常在金属催化剂存在下于高温与氢气压力环境中进行，氢分子在催化剂表面解离并逐步加成至开链木糖分子的羰基，将醛糖转化为对称醛糖醇，使D-木糖醇呈光学惰性。反应环境可能引发副反应：酸性条件下木糖不可逆异构化为木酮糖，加氢后除D-木糖醇外还可能生成D-阿拉伯糖醇；高温下木糖脱水形成糠醛，而催化剂表面氢不足会进一步促进副产物生成；碱性介质中Cannizzaro反应生成木糖酸，降低木糖醇选择性。
反应器构型显著影响气（H2 ）、液（木糖溶液）与固（催化剂）三相间的传质与接触效率。实验室研究多采用间歇或搅拌釜反应器以实现精确温控与压控；中试与工业规模则偏好连续三相或固定床反应器，可实现长周期运行且催化剂失活最小。使用Ru/SiO2 催化剂的对比研究表明，连续操作（>40 h）性能稳定，连续流系统催化剂稳定性始终优于间歇反应器。新型雷尼型镍泡沫催化剂在连续操作下失活率更低，归因于毒物物种脱附改善与反应物供应稳定。搅拌速率300–700 rpm可提高氢溶解度与反应速率，但过长反应时间（15–300 min）会增加副产物生成并降低选择性。
温度是控制反应动力学与选择性的关键参数。温度从110°C降至80°C，木糖转化率从79%降至65%，木糖醇产率从79%降至46%，70°C时无木糖醇生成；100°C–120°C通常可实现完全转化，但100°C–160°C下虽反应速率提升，却因副产物（如阿拉伯糖醇）生成导致选择性下降；140°C以上虽转化率完全，但木糖醇产率急剧下降，200°C时从140°C的95.6%降至64.8%，源于糖降解与氢解产物（糠醛、乙二醇、1,2-丙二醇）生成。
氢气压力影响氢溶解度与反应速率。通常需约10 bar压力以增强亨利定律下的氢溶解度，约4.0 MPa以上反应速率不再随压力变化；但近期研究报道，使用Ru@ZIF-67等先进催化剂在常压、50°C下即可实现完全转化与100%选择性。
溶剂效应显著。水因高极性与糖溶解度成为最常用溶剂，但氢在水中溶解度低；乙醇或甲醇可提高氢溶解度，但木糖溶解度差；混合溶剂（如甲醇/水）可提升加氢速率，在优化条件下实现完全转化与100%木糖醇产率。
pH控制至关重要。碱性条件（pH 8–9）促进木糖异构化与木糖酸生成，强酸性环境则利于脱水生成糠醛；中性至弱酸性（pH ≤ 6.5）是选择性加氢的最佳条件。镍基催化剂在过低pH下可能导致金属溶出，引起失活。
催化剂类型与负载量起决定性作用。增加负载量提供更多活性位点，从而提高转化率与选择性。已研究的负载型贵金属与过渡金属催化剂包括钌（Ru）、铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、镍（Ni）等。Ru基催化剂因高活性与选择性备受关注，Ru@ZIF-67、RuP2 /C、Ru/NiO-TiO2 、Ru/HYZ-80、Ni-Re/AC及无贵金属镍铁双金属催化剂均在温和条件下展现出优异稳定性与近定量产率。传统雷尼镍催化剂仍具活性，但需注意副反应与操作安全问题。Ni-W/SiO2 催化剂中钨掺入镍页硅酸盐可增强氢吸附与脱附，促进高分散Ni0 物种形成，提升加氢与氢解活性。催化剂失活主要与木质素衍生抑制剂吸附及金属溶出相关，凸显了进料纯化的必要性。
3.3.2 催化转移加氢
除常规分子氢加氢外，催化转移加氢（Catalytic Transfer Hydrogenation, CTH）是木糖转化为木糖醇的新兴策略。CTH利用氢供体化合物提供还原羰基所需的氢，可规避高压氢系统的安全风险与操作复杂性。CTH系统中氢由供体分子原位生成，已研究的供体包括醇类、甲酸及其酯类、环状醚与胺类，以及可通过催化脱氢在催化剂表面产生活性氢物种的其他生物质衍生化合物。甲酸作为生物基氢载体被广泛研究，在三乙胺存在下可增强甲酸物种的氢供体活性，Ru/C与Ru/Al2 O3 分别获得73%与36%的最大木糖醇产率。反应机理通常涉及氢供体在金属催化剂表面的催化分解或脱氢，生成活性氢物种，进而参与生物质分子的加氢反应，将糖中间体的醛基官能团还原为醇基，形成木糖醇等多羟基化合物。已探索的催化剂包括负载型贵金属（Pt、Pd、Ru），其在氢转移反应中因能同时促进供体脱氢与羰基加氢而表现高活性。尽管CTH具有优势，其实用化仍面临反应动力学慢、供体分子氢可用性有限及可能影响催化剂稳定性与选择性的副反应等挑战，需开发更高效催化体系以提升氢转移效率。
3.3.3 生物方法
生物技术生产木糖醇因操作条件温和（常温常压）与低能耗成为化学路线的重要替代方案。工艺通常包括LCB预处理、半纤维素水解液浓缩与解毒、微生物生物转化木糖为木糖醇，以及后续的产物纯化与回收。不同于化学路线，生物路线无需严格的木糖纯化，因微生物发酵对木糖转化具有固有生物选择性。多种微生物可天然生产木糖醇，尤以假丝酵母属（如Candida guilliermondii、Candida tropicalis）、毕赤酵母属（如Pichia stipitis、Pichia fermentans、Pichia caribbica）及青霉属（Penicillium verruculosum）为代表。但许多菌株同时共生产木酮糖或进一步代谢木糖，限制木糖醇积累。XR与XDH活性的平衡具有菌株特异性，是决定产率的关键。
生化途径中，D-木糖经XR（EC 1.1.1.21）还原为木糖醇，以NAD(P)H为辅因子并将其氧化为NAD(P)+ ；竞争性途径中XDH（EC 1.1.1.9）将木糖醇氧化为D-木酮糖，后者经木酮糖激酶（Xylulokinase, XK, EC 2.7.1.17）磷酸化为D-木酮糖-5-磷酸进入磷酸戊糖途径。因此代谢工程常聚焦于抑制XDH活性或优化XR/XDH辅因子平衡以最大化产率。部分微生物还可通过多步途径将L-阿拉伯糖转化为木糖醇，但产率通常低于木糖途径。
发酵模式包括分批、补料分批与连续式。分批发酵最为常用，操作温度通常为30°C左右，pH维持在中性至弱酸性（pH 5–8）。pH控制尤为重要，中和可降低乙酸毒性并显著提升木糖摄取，从而提高产率、促进生物量形成并缩短发酵时间。氧气可用性亦是关键参数：微好氧条件最有利于木糖醇积累，此时充足的NAD(P)H可用于XR活性，同时限制碳通量过度流向生物量形成或呼吸；完全好氧或严格厌氧条件通常导致较低产率。底物浓度需严格控制，通常20–200 g/L的中等木糖浓度可避免渗透胁迫与底物抑制，补料分批策略常被用于维持最佳转化率与提升生产强度。
3.4 木糖醇分离与纯化
化学路线中木糖醇通常通过控制过饱和度、成核与晶体生长一步纯化结晶；生物路线则需首先通过离心、过滤或絮凝去除发酵液中的微生物细胞。膜技术（纳滤、超滤、电去离子）被广泛应用以提升纯化效率：纳滤在低污染下实现高木糖醇-蛋白分离与有效脱色；超滤结合电去离子可去除微生物、色素、木糖及离子杂质。浓缩与结晶环节，新兴膜辅助方法（纳滤、反渗透或膜蒸馏结晶）提供节能解决方案并同步回收水。木糖醇结晶因成核缓慢需添加晶种，分批或两步加晶种结晶为标准工艺。多种结晶方法（分批冷却、半分批蒸发、半分批反溶剂及联合工艺）已被探索，冷却结晶在20°C–30°C下可获得最大晶体。结合澄清、膜辅助纯化与加晶种结晶是实现高纯度木糖醇、提升产率与能效的有效策略。
3.5 木糖醇生产商业化现状
当前木糖醇主要由LCB生产，玉米芯是主要工业原料，中国是全球最大生产国，得益于食品加工产生的廉价玉米芯残余物。杜邦-丹尼斯克等主要生产商采用硬木来源的木糖催化加氢工艺，近期推出的Xylitol XIVIA产品通过与制浆造纸工业的集成提升了多类别生命周期评价表现的可持续性，但核心转化步骤仍依赖化学加氢。工业上传统采用雷尼镍等金属催化剂在高温高压三相体系下催化加氢D-木糖，虽产率高且技术成熟，但能耗高、操作条件苛刻、下游纯化成本高，且对高纯度木糖的需求显著增加总成本，杂质引起的催化剂失活亦加剧工艺经济性问题。生物技术路线因利用可再生生物质、操作条件温和、生产成本低及对高纯度底物依赖小而受到关注，可直接利用木质纤维素水解液，但需耐受抑制剂的稳健微生物，且因副产物多样导致下游处理更复杂。近期技术发展包括利用葡萄糖连续发酵生产木糖醇、无需纯化木糖的半纤维素底物生物合成途径，以及以糖醛酸为前体的氧化脱羧非传统合成路线。汤森生物科技与ZuChem等公司已积极开发生物技术平台，前者利用热带假丝酵母的专利发酵工艺，后者专注于食品与制药应用的微生物生产方法，标志着向更可持续灵活生产技术的转型，但大规模实施仍在持续开发中。
3.6 化学与生物路线研究缺口总结
化学路线依赖高温高压下的催化加氢，虽可实现>95%的选择性与适合食品医药应用的纯度，但能耗高、依赖加压氢且催化剂易受水解液杂质失活。生物路线利用温和条件下的酶促还原，能耗低且与可再生原料兼容性好，但受限于辅因子失衡、抑制剂敏感性及复杂的下游纯化，导致选择性较低且纯化成本高。两者共同面临的挑战包括：难以直接利用含抑制剂的原始水解液，需开发耐受性催化剂与工程菌株；多步解毒过程推高成本，需集成或一锅法解毒策略（如膜辅助系统）；催化剂因杂质失活与高氢需求，需设计低压运行且可利用可再生氢的稳定催化剂；辅因子失衡（XR偏好NADPH，XDH偏好NAD+ ）需通过辅因子平衡途径或合成辅因子再生模块解决；菌株抑制剂耐受性与木糖代谢效率不足，需应用基因组编辑与合成生物学提升；水解、解毒与转化过程碎片化，需开发强化或连续生物炼制工艺；缺乏两路线在现实工业条件下的全面技术经济与生命周期对比分析；生物路线极少超越中试规模，需开展长期示范研究。
4 理论机理视角
尽管木糖醇生产实验进展显著，木糖加氢的分子层面认知仍有限。密度泛函理论计算日益被用于研究金属表面的吸附行为、反应机理与催化活性趋势，为木糖加氢的基元步骤与活化能垒提供重要见解。催化剂模型主要聚焦生物质加氢常用的过渡金属表面（Ru(0001)、Pt(111)、Pd(111)、Rh(111)、Ni(111)），近期亦开始研究镍基双金属体系（M = Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu）以评估电子效应对性能的影响。反应机理与能垒计算表明，木糖加氢通过两种可能途径：直接加氢（路径A）与开环后逐步加氢（路径B与C）。路径A动力学不利，活化能垒普遍超过1.5 eV；路径B与C能垒显著更低（0.5–1.1 eV），表明反应最可能通过开环生成无环木糖后进行序列加氢。木糖吸附强度依次为Ru(0001) > Rh(111) ≥ Pd(111) > Pt(111) ≥ Ni(111)，与催化活性趋势一致，更强吸附稳定反应中间体并促进氢转移步骤。速率控制步骤通常为开环过程中的C–O键断裂，但在Rh(111)上第一步加氢成为限速步骤。预测催化活性顺序为Ru(0001) > Rh(111) ≥ Ni(111) > Pd(111) > Pt(111)，与实验观察一致。
双金属催化剂效应研究显示，为在保持低成本的同时提升镍活性，以环木糖开环能垒为关键描述符评估了Ni(111)/M与Ni(111)/M/Ni表面（M = Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu）。多数双金属表面对环与无环木糖的吸附能与纯Ni(111)相当，表明对木糖结合干扰极小。其中Ni(111)/Cr/Ni显著增强了无环木糖的稳定性并降低了速率控制步骤的动能垒。电子结构分析揭示亚表层合金化调制了Ni的d带中心，从而优化吸附强度并降低活化能。Ni(111)/Cr/Ni在稳定性与催化性能上优于Ni(111)/Co，显示出作为贵金属催化剂低成本替代品的潜力。理论研究的 另 一 重 点 是
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