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大化所木质纤维素制乙二醇、丙二醇、二元酸和航空燃料研究进展

关注:9 发表时间:2019-11-19 13:39:14
生物质是储存太阳能能量的载体,也是可循环再生的有机碳资源。利用催化技术,将可再生生物质资源转化为液体燃料和高附加值能源化学品,是能源化学研究的发展前沿之一。
大连化物所在催化化学、有机化学和生物化工学科基础上,重点研究生物质转化中的关键科学问题,探索木质纤维素、糖类及多羟基平台化合物、油脂等原料转化为生物基液体燃料和能源化学品的新途径和新方法。
图1. 木质纤维素催化转化制能源化学品和液体燃料
值此大连化物所70周年所庆之际,徐杰研究员团队综述了近年来大连化物所在木质纤维素催化转化研究方向的主要进展。
该论文“Advances in catalytic conversion of lignocellulose to chemicals and liquid fuels” 发表在Journal of Energy Chemistry 期刊上,第一作者为大连化物所副研究员马继平博士。
木质纤维素是生物质的重要组成部分,对木质纤维素结构中的原子、骨架结构及官能团的高效合理利用,需要对木质纤维素的组成和结构特征进行深入认识,根据其组成和结构特征对目标产品定位,以此为基础,确定转化方法和技术路线。
纤维素的结构组成特征是含有大量羟基等含氧官能团选择加氢制备乙二醇、丙二醇等低碳多元醇是利用碳水化合物中羟基官能团的重要途径之一另一方面,纤维素通过水解、异构、脱水等过程制备的平台化合物5-羟甲基糠醛,经选择性氧化可制有机酸,特别是有机二元酸,是合理利用生物质含氧基团的另一重要途径。此外,5-羟甲基糠醛通过选择性氨氧化或者还原胺化,可以制备腈、酰胺、胺等高附加值含氮化合物。
木质素是三种苯丙烷单元通过醚键、碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子,是自然界合成的有机芳香化合物资源。催化裂解木质素制备有机芳香化合物,是木质素生物质资源高效利用的研究方向之一。分析讨论了在木质纤维素分级、木质素解聚、解聚产物提质等方面的研究进展。
航空燃料不同于汽油、柴油等其它交通运输燃料,半纤维素通过水解、选择性脱水、加氢制备2-甲基呋喃,与其它醛、酮类化合物经缩合、加氢脱氧等过程,可以制备C12-C15的直链或支链烷烃,用作航空燃料是木质纤维素高效利用的另一重要途径。

文章信息

Advances in catalytic conversion of lignocellulose to chemicals and liquid fuels

Jiping Ma, Song Shi, Xiuquan Jia, Fei Xia, Hong Ma, Jin Gao, Jie Xu*

Journal of Energy Chemistry, 36, 74-86 (2019) 

DOI: 10.1016/j.jechem.2019.04.026

文章链接:
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/JEC/36/1/10.1016/j.jechem.2019.04.026?slug=abstract

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