生物质化学品5-乙氧基甲基糠醛的催化合成进展

5-乙氧基甲基糠醛（5-EMF）被认为是新一代具有重要潜力的生物质液体燃料和精细化学品。概括和总结了近年来以生物质及其衍生物为原料制备5-EMF的研究进展,阐述了由生物质原料如纤维素合成5-EMF的反应路径和机理,综述了多相酸催化体系的特点、制备方法及催化行为,强调了合成5-EMF的最新催化工艺。在此基础上,提出了今后的发展方向是由生物质一步转化为5-EMF。     

新型燃料添加剂5-乙氧基甲基糠醛的合成研究进展

介绍了5-乙氧基甲基糠醛(EMF)合成过程的研究进展,同时综述了该反应的不同催化体系及其特点,最后对以生物质为原材料大规模催化转化制备EMF过程中遇到的困难做出了总结,并指明EMF的合成将会向着更加绿色环保、经济高效的方向发展,具有十分广阔的发展前景。     

生物质炭基材料在有机催化转化中的应用

近年来,生物质因具有富碳可再生、储量丰富、环境友好、价格低廉等特点被作为原料广泛应用于制备生物质炭基材料。本文综述了以生物质为原料衍生炭基材料作为催化剂在有机转化反应中的相关研究进展,重点介绍了杂原子掺杂、金属杂化策略所制备炭基催化材料在液相催化加氢、氧化、偶联等有机转化反应中的催化性能,进而阐明了炭基催化剂与催化活性之间的构效关系。最后,本文总结了生物质炭基催化剂在有机催化反应中的优势,指出了目前生物质衍生炭基催化剂材料合成和有机转化研究领域面临的挑战,并对此领域的未来发展趋势进行了分析与展望。     

由生物质制备5-羟甲基糠醛的研究进展

以生物质为原料制备5-羟甲基糠醛方法主要有用固体酸、均相液体酸及离子液催化,但机理比较复杂,目前多停留在实验室阶段.本文主要就近年来由生物质制备5-羟甲摹糠醛的研究进展进行了总结,对其应用进行简单介绍.     

生物基糠醛催化转化制备戊二醇的研究进展

生物基糠醛制备戊二醇的工艺相比于传统的石油基路线,具有原料来源广泛、生产过程绿色无污染等优点。本文总结了国内外以生物基糠醛为原料制备戊二醇的研究现状,并对应用于糠醛催化加氢制备戊二醇的铑、铱、铂、铜基催化剂分别进行了归纳整理,同时详细论述了两种糠醛氢解路线,即糠醛加氢分别以糠醇和四氢糠醇为中间体而氢解生成戊二醇的过程。在此基础上,提出了解决目前糠醛氢解制备戊二醇过程中存在的反应物浓度低、活性差、反应压力高等问题的建议。对未来从经济、环保等多角度出发设计并完善生物基戊二醇的生产工艺以及拓展高效利用生物基糠醛制备下游精细化工产品的方法做出了展望。为开发在温和条件下高效、稳定的催化生物基糠醛氢解的催化剂体系提供了参考。     

糠醛选择性催化加氢的研究进展

糠醛是种可再生的生物质能源,可从农副产品中萃取得到。糠醛加氢可合成很多高附加值的产物,如糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊酮、环戊醇和1,4丁二醇等。糠醛氢化反应除了碳碳双键、呋喃环氢化外,还有其他衍生副反应(脱羰、开环反应、缩合反应、C O键氢化等)。糠醛催化加氢催化剂主要为金属催化剂以及非晶态合金催化剂,单金属催化剂用于反应时的选择性和活性较低,通常采用添加助剂或是另一种金属以提高催化剂的活性和选择性,目前糠醛选择性催化加氢的研究主要集中在催化剂载体和双金属催化剂的研制上。主要阐述糠醛选择性催化加氢催化剂研究进展,指出在研制低成本、高选择性、稳定性、绿色环保的催化剂同时,催化剂的工业化应用研究有待进一步完善,最终以实现糠醛高效高选择性加氢工业应用为目的。     

平台化合物乙酰丙酸酯的合成研究进展

生物质被认为是世界上最丰富的可再生资源,对其进行高值化利用有助于绿色能源发展。生物质可高效转化为生物质基平台化合物——乙酰丙酸酯,并进一步制备高附加值化学品。本文详细介绍了传统的乙酰丙酸酯化法及生物质直接催化醇解法、糠醇醇解法制备乙酰丙酸酯的最新研究进展,指出催化剂的性能、反应原料、反应物物质的量比、反应时间和温度等都是影响反应的重要参数。详细综述了液体酸催化剂、固体酸催化剂、混酸催化剂及金属盐催化剂等不同体系催化制备乙酰丙酸酯的最新研究进展。总结比较了3种制备方法的优势和不足,并根据现有转化方法中仍存在着的原料的选择和预处理、反应过程复杂且副产物难控制以及催化剂成本较高、催化效率低、腐蚀设备、难回收等问题,对未来研究方向提出展望。     

竹材催化转化制备5-羟甲基糠醛的研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的平台化合物,是制取生物液体燃料和其它许多重要精细化工品的前驱体,由生物质制备HMF是生物质资源综合利用的研究热点之一。竹子具有生长快、成材周期短、产量高、一次种植即可连年持续利用的优点,而且竹材中含有大量的纤维素,纤维素水解可以转化得到葡萄糖,而葡萄糖经脱水反应可以制备HMF。因此,以竹材为原料催化转化制备HMF具有原料资源丰富和技术路线绿色可行的优势。为了实现竹材到HMF的高效转化,催化体系的设计和选择是关键因素。本文对近年来利用竹材催化转化制备HMF的研究进行了综述,主要从竹材的原料组成及特性出发,首先对竹材的化学组成和微观结构进行分析,再进一步阐述催化转化机理。特别是对均相催化剂、非均相催化剂和其他催化剂等不同催化剂类型对催化竹材转化制备HMF的影响机制进行了详细分析,同时也对溶剂体系的选择进行了探讨。最后,结合发展趋势,指出了其未来发展方向,为竹材制备HMF技术的发展与工业应用探索提供建设性意见。     

基于废弃生物质构建多相催化材料的研究进展

综述了以稻壳、果壳、秸秆、动物壳和废皮渣等废弃生物质原料为碳源、载体或模板制备出高选择性、形貌多样的多相高效催化剂的研究进展及其在催化合成领域中的应用现状,同时讨论了利用现有生物质废弃物构建多相催化剂存在的关键科学问题和应用前景,为废弃生物质材料的功能化转化和高值化利用提供了新途径和新思路。     

木质纤维素衍生平台化学品制备液态烷烃的研究进展

液态烷烃C₅₊是汽油、柴油、航空燃油等当前社会的运输燃料的主要成分。本文综述了利用木质纤维素衍生平台化学品制备液体燃料的研究进展,着重总结了生物质衍生平台化学品通过碳链增长得到长链含氧化合物,然后经过加氢脱氧（HDO）得到C₇₊液体烷烃的技术研究进展。木质纤维素衍生平台化学品包括山梨醇、糠醛、5-羟甲基糠醛（HMF）、环戊酮、甲基呋喃、酚类、丙酮、丁醇、乙醇、乙酰丙酸、γ-戊内酯等。其中,糠醛、5-羟甲基糠醛和环戊酮在碱性催化剂作用下能与其他羰基化合物发生羟醛缩合反应实现碳链增长;甲基呋喃、苯类及苯酚类衍生物可以在强酸催化作用下通过烷基化/羟烷基化反应实现碳链增长;丙酮能与乙醇、丁醇发生α-烷基化反应实现碳链增长;乙酰丙酸可以转化为戊酸、丁烯或当归内酯,再分别通过酮基化反应、烯烃齐聚反应和加成反应实现碳链增长。诸多利用生物质衍生物化学品制备长链烷烃的路径中,利用5-羟甲基糠醛和甲基呋喃制备长链烷烃的技术路线存在路径过长、原料不易获取的问题;利用环戊酮和苯酚类物质能够得到高密度长链环烷烃,是一条有竞争力的路线;糠醛和乙酰丙酸易于从生物质中大规模制取,且利用糠醛和乙酰丙酸制备长链烷烃的反应路径短,较易实现工业应用。     

糠醛渣综合利用技术研究进展

糠醛渣是由生物质酸水解过程产生的有机废弃物,综述了其在改良土壤、制取多孔吸附材料、培育作物、土地的复垦及其他方面的应用,同时指出了糠醛渣在资源化利用过程中需要注意的问题。     

糠醛生产工艺及制备方法研究进展

糠醛是一种应用广泛的化工原料,其现有生产工艺在产率、能耗及环境污染等方面存在较大问题。本文介绍了现有的主流生产工艺如Quaker Oats工艺,Agrifuran工艺,Petrole-chimie工艺,Escher Wyss工艺及Rosenlew工艺存在的不足,分析了半纤维素生成糠醛的机理及水解动力学研究、糠醛生产设备的更新改造。从溶剂体系、催化剂体系、分离方法、加热方式等多方面探讨发展新的糠醛生产工艺。提出今后的研究重点要放在开发绿色的溶剂及催化剂上,以期对生态环境的危害降至最低。     

Reaction extraction of furfural from pentose solutions in a modified Scheibel column

Furfural, which is one of the most promising platform chemicals derived from biomass, has the potential for the production of biofuels and biochemicals. However, the current industrial furfural production process relies on relatively old and inefficient technology, which has some problems such as low production yields, environmental pollutions, and lack of biomass comprehensive utilization. The main contribution of this paper is the use of a modified Scheibel column to improve the furfural recovery. Integration of pentose dehydration to furfural and the solvent phase extraction of furfural occurred simultaneously in this column. Compared with the prevailing batch biphasic reactor, the use of this modified column intensified the extraction efficiency as well as the furfural recovery. Process parameters including organic feed flow rate, reaction temperature, and stirring speed were evaluated and turned out to be significant. In order to achieve the optimal operating conditions, the CCD design was used to optimize the process parameters, and the maximum furfural yield of 80.5% was obtained.     

Integrated furfural production as a renewable fuel and chemical platform from lignocellulosic biomass

Furfural is a natural precursor to furan‐based chemicals and has the potential to become a major renewable platform chemical for the production of biochemicals and biofuels. However, current industrial furfural production relies on relatively old and inefficient strategies that have hindered its capacity, and low production yields have strongly diminished its competitiveness with petroleum‐based alternatives in the global market. This mini‐review provides a critical analysis of past and current progress to enhance furfural production from lignocellulosic biomass. First, important chemical and fuel products derived from the catalytic conversion of furfural are outlined. We then discuss the importance of developing integrated production strategies to co‐produce furfural with other valuable chemicals. Furfural formation and loss chemistries are explored to understand effective methods to improve furfural yields from pentosans. Finally, selected relevant commercial and academic technologies that promise to improve lignocellulosic furfural production are discussed. © 2013 Society of Chemical Industry     

生物丁醇分离技术的研究进展及发展趋势

生物基（正）丁醇是一种重要的化学品和替代燃料,其主要制备途径为糖质底物的丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵。受制于发酵副产物多、溶剂浓度低、产物共沸等因素,传统的生物丁醇分离过程存在分离能耗大、成本高等问题,制约其产业化制备。为解决生物丁醇分离的技术瓶颈,近年来,应用新型分离技术实现与ABE发酵过程的耦合成为研究的热点。本文综述了生物丁醇分离技术的最新研究进展,讨论了基于汽液平衡、相转移、膜分离技术等新型分离方式的技术特点;并针对多级分离级联系统开发、面向终产物的精馏技术的新趋势、新特点进行剖析和讨论。随着分离技术的发展和进步、生物炼制工艺开发和集成,生物丁醇的制备成本可望进一步降低,提升市场竞争力。     

5-羟甲基糠醛制备及应用的研究进展

综述了利用可再生资源制备羟甲基糠醛的方法及研究进展,讨论了其重要衍生物及其应用:2,5-呋喃二甲醛可用于合成许多新化合物;呋喃二甲酸可以作为合成聚酯类材料的初始原料,还可应用于药理学的研究;乙酰丙酸制取各种产品,包括树脂、医药、香料、溶剂、涂料和油墨、橡胶和塑料助剂、润滑油添加剂、表面活性剂等,还可以作为农药、染料的中间体。分析了目前利用生物质制备羟甲基糠醛研究中存在的问题,对其今后的研究发展提出了建议。     

木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于其他制浆技术不仅可以高效地从木质纤维生物质中分离出高活性的木质素,还可以获得高附加值的副产品(如糠醛、低聚糖、乙酰丙酸、甲酸、乙酸等)。同时,抽提液可循环利用。基于自催化乙醇精炼木质纤维生物质的特点,介绍了用自催化乙醇精炼所分离出的高活性木质素进行高值化利用的优势,以及用木质素生产高附加值产品的研究及利用,从而为木质纤维生物质中木质素在工业上大量开发利用提供了一条新的途径。     

甲醇体系电镀污泥衍生磁性多金属材料催化糠醛加氢转化

以电镀行业废弃物电镀污泥为前体合成磁性多金属催化材料,考察其在甲醇供氢体系生物基糠醛加氢转化制备糠醇和2-甲基呋喃的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、液氮吸脱附、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、扫描电镜(SEM)等手段对煅烧后电镀污泥进行表征,并研究了煅烧温度和各反应工艺条件对甲醇供氢体系糠醛转化的影响。结果表明,电镀污泥衍生磁性多金属材料均具有强酸性位点和部分介孔结构,以铜组分为主的催化活性中心在反应过程中部分被还原为零价,有助于促进甲醇重整产氢和糠醛加氢转化;以700℃煅烧的电镀污泥为催化剂,在240℃反应2 h以上,糠醛几乎完全转化,产物中糠醇和2-甲基呋喃最高收率(摩尔分数)分别为70.9%和31.9%,反应过程副产物以2-呋喃甲基甲醚和2-(二甲氧基甲基)呋喃为主。此外,基于甲醇重整产氢、铜镍组分原位还原以及糠醛加氢反应之间的耦合作用,推测出甲醇体系电镀污泥衍生磁性多金属材料催化糠醛加氢转化可能的反应机制。