纤维素典型热解产物生成机理研究进展

利用生物质热解来生产液体燃料和高价值化学品受到广泛的关注,对生物质组分热解机理的研究有助于对生物质热解规律的理解和对热解过程的调控。对纤维素热解及其典型热解产物如脱水糖类、呋喃类以及小分子化合物等的生成机理进行综述,并指出后续的研究应该选用合适的模化物;为实现纤维素的高值化利用,还应对纤维素在不同类型催化剂作用下的催化热解机理进行研究。     

影响北京市2次生物质燃烧事件的表征

采用气相色谱-质谱(GC/MS)法测定2005~2006年北京市31个总悬浮颗粒物(TSP)样品中生物质燃烧分子示踪物——左旋葡聚糖。城区样品左旋葡聚糖的平均含量为334 ng.m-3,变化范围在34.6~1 307ng.m-3之间,与文献报道的台湾云林城区TSP样品的左旋葡聚糖含量水平相差不大,与2003~2004年北京市颗粒物测定结果大体持平,略有降低。通过测定左旋葡聚糖捕捉到影响北京的2次生物质燃烧事件,即2005年10月6日和2006年6月21日邻近省份焚烧玉米秸和麦秸事件。利用气象卫星监测农田焚烧信息,反向风迹图分析这2次事件的源地和传输路径。     

Synthesis of 3-Keto-levoglucosan Using Pyranose Oxidase and Its Spontaneous Decomposition via β-Elimination

3-Keto-levoglucosan (3ketoLG) has been postulated to be the product of a reaction catalyzed by levoglucosan dehydrogenase (LGDH), a bacterial enzyme involved in the metabolism of levoglucosan (LG). To investigate the LG metabolic pathway catalyzed by LGDH, 3ketoLG is needed. However, 3ketoLG has not been successfully isolated from the LGDH reaction. This study investigated the ability of pyranose oxidase to convert LG into 3ketoLG by oxidizing the C3 hydroxyl group. During the oxidation of LG, 3ketoLG was spontaneously crystallized in the reaction mixture. Starting with 500 mM LG, the isolation yield of 3ketoLG was 80 %. Nuclear magnetic resonance analyses revealed that a part of 3ketoLG dimerized in aqueous solution, explaining its poor solubility. Even under normal conditions, 3ketoLG was unstable in aqueous solution, with a half-life of 16 h at pH 7.0 and 30 °C. The decomposition proceeded through β-elimination of the C–O bonds at both C1 and C5, as evidenced by decomposition products. This instability explains the difficulty in obtaining 3ketoLG via the LGDH reaction.     

大气颗粒物中左旋葡聚糖及其异构体的质谱分析

生物质燃烧是大气污染的重要来源,左旋葡聚糖是公认的示踪物质,其定量测定大多使用质谱完成。本文综述了近十几年国内外使用质谱测定左旋葡聚糖及其异构体的方法及应用,并比较了不同方法的优劣,为有关部门进行大气颗粒物中左旋葡聚糖及其异构体的监测与评价提供技术咨询。     

生物质定向快速热解制备左旋葡聚糖和芳烃的研究进展

木质纤维素快速热解转化为高价值的左旋葡聚糖和芳烃是国内外的研究热点之一。目标产物的选择性低是限制其工艺发展的关键问题。本文介绍了木质纤维素的组分,并讨论了其组分对热解产物的影响,提出预处理-催化热解的生物质炼制技术,可实现快速热解产物的灵活可调,定向转化为左旋葡聚糖和芳烃。     

纤维素热解机理研究进展：以中间态纤维素为核心的纤维素演变

纤维素热解的机理研究对于生物质能的热利用至关重要,能够有效指导工业实际应用。基于著名的Broido-Shafizadeh模型,纤维素热解被分为两步,首先转变为活性的熔融态中间体（中间态纤维素）,然后通过解聚和开环生成左旋葡聚糖、5-羟甲基糠醛、羟基乙醛等重要的化工原料。在这两步转变中,主要涉及低温段氢键网络的断裂、中间态纤维素的生成,以及高温段的解聚和吡喃环开环反应。本文从这3个部分对前人的研究进行了综述,着重介绍了中间态纤维素的生成和表征,综述了纤维素热解几个研究方向：结晶度和结晶形态对热解的影响、纤维素解聚反应方式、吡喃环开环方式等,详细阐述了二次反应对纤维素热解的影响,并提出了部分解决方案。关于纤维素热解依然存在诸多未知和争论,需要进一步的实验研究和理论计算对其进行揭示。     

预处理促进木质纤维素快速热解生成左旋葡聚糖

将木质纤维素快速热解转化为高价值的左旋葡聚糖是国内外研究的热点之一,而左旋葡聚糖产率低是限制其工艺发展的主要因素。论述了纤维素的结构以及木质纤维素的组分对左旋葡聚糖产率的影响,并归纳总结各种预处理及催化热解促进左旋葡聚糖生成的研究现状,最后对未来的研究方向进行了展望。     

纤维素快速热解生成左旋葡聚糖的机理研究进展

左旋葡聚糖（LG）是纤维素中温快速热解最重要的产物,其生成机理获得了广泛的关注。本文首先总结了国内外不同学者提出的LG生成机理,将其按照反应类型分为4类,即糖苷键均裂反应、糖苷键异裂反应、生成葡萄糖中间体反应以及协同反应,并指出了实验研究在确定反应机理方面的不足。随后总结了近年来一些学者采用密度泛函理论对LG生成机理的研究,具体比较了研究内容和结果,指出了现有研究的不足。最后提出了今后的研究方向以确定LG的生成途径。