木质素的催化加氢转化

木质素是来源于木质纤维素的一种重要的可再生生物质资源,可用于制备化学品和燃料。由于木质素本身结构的复杂性和稳定性使其难以有效利用。目前大量的制浆和造纸工业的木质素没有得到有效利用,大部分用于燃烧供能,并且造成了一定程度的环境污染。为了保护环境、实现可持续发展,催化转化木质素制备高附加值化学品成为了研究的热点。木质素转化的研究众多,但是进展依然相对缓慢。目前主要的转化方法包括碱催化解聚、酸催化解聚、热化学转化、加氢处理解聚、氧化解聚等。由于加氢处理解聚木质素可以获得低聚木质素、酚类等有价值的化学品和制备烃类燃料,是目前研究的热点和最有效的方法之一。但是,催化剂失活和解聚产物产率不高等依然是需要进一步解决的问题。基于此,梳理了近年来木质素加氢处理主要的催化体系和相关结果,提出了尚待解决的问题,以期为今后建立有效的木质素解聚体系并实现其高值化利用的相关研究提供参考。     

木质素制备生物液体燃料进展

木质素中含有丰富的芳环结构,可以作为可持续再生的原料用于生产高值能源及化工品。但由于木质素结构复杂,现阶段用于制备生物液体燃料仍处于探索阶段。本文首先介绍了木质素通过催化热解、催化氢解、催化氧化3种解聚方式制备生物液体燃料的进展,分析了当前解聚产物存在低碳原子数、高氧含量的不足而导致其难以投入生产使用的现状,指出应通过C—C偶联方法（包括羟醛缩合、烷基化反应、寡聚反应以及Diels-Alder 反应）增加产物碳原子数、使用加氢脱氧（hydrodeoxygenation, HDO）工艺以降低产物氧含量,从而实现由木质素制备高密度生物液体燃料。最后对当前木质素制备高密度燃料所面临的挑战以及未来研究趋势进行了总结与展望,指出构建高效催化体系,耦合解聚、C—C偶联和HDO过程,将是该领域未来研究重点。     

木质素催化解聚的研究进展

木质素是一种芳环结构来源丰富且价格低廉的可再生资源。从木质素出发催化解聚制备单酚类高附加值精细化学品和芳香烃烷烃等高品位生物燃料,可以部分替代以化石燃料为原料的生产过程,是生物质资源全组分高效综合利用的重要组成部分。在木质素催化解聚方法中,催化氢解可以直接将木质素转化为低氧含量的液体燃料,在生物燃料利用方面展现出巨大的潜力。本文详细总结了木质素的催化解聚方法,从催化剂类型、溶剂种类、反应机理及催化剂循环使用性等方面介绍了国内外的主要研究进展,着重阐述了木质素催化氢解方法。最后总结了当前木质素催化解聚过程中存在的难题,并对未来的技术发展提出了建议和展望。     

木质素催化解聚的研究进展

木质素是一种芳环结构来源丰富且价格低廉的可再生资源。从木质素出发催化解聚制备单酚类高附加值精细化学品和芳香烃烷烃等高品位生物燃料,可以部分替代以化石燃料为原料的生产过程,是生物质资源全组分高效综合利用的重要组成部分。在木质素催化解聚方法中,催化氢解可以直接将木质素转化为低氧含量的液体燃料,在生物燃料利用方面展现出巨大的潜力。本文详细总结了木质素的催化解聚方法,从催化剂类型、溶剂种类、反应机理及催化剂循环使用性等方面介绍了国内外的主要研究进展,着重阐述了木质素催化氢解方法。最后总结了当前木质素催化解聚过程中存在的难题,并对未来的技术发展提出了建议和展望。     

木质素氧化解聚制备芳香醛研究进展

木质素作为自然界最丰富的芳香族化合物资源，通过可控的氧化解聚方式得到小分子芳香醛类化合物是实现木质素高附加值利用的重要途径。芳香醛作为重要的食用及日化香料、医药中间体、大宗化学品，目前主要通过石油化工产业链生产，以木质素生产芳香醛是具有重要研究意义和应用潜力的可再生资源利用途径。本文综述了国内外有关木质素制备芳香醛的最新研究进展，包括化学氧化解聚、电化学解聚、光催化解聚和生物催化解聚；对不同方法制备芳香醛的转化率和产率进行了对比，基于不同的解聚工艺与催化体系的特点进行评述与分析，展望未来木质素生产芳香醛的研究方向，以实现木质素的高值化利用。得出多方法耦合催化是可能进一步提高木质素生产芳香醛转化率与选择性的有效策略。     

木质素解聚和液相催化降解研究进展

木质纤维生物质作为地球上最丰富的可再生资源, 不仅储量巨大而且在利用过程中具有碳平衡的显著优势, 已逐渐成为最具发展前景的可再生能源之一。木质纤维中的木质素是自然界最大且唯一的可再生芳香族化合物原料, 在生物质燃料转化, 尤其是解聚生产苯系化工产品等领域具有极为重要的作用和意义。本文在简述木质素化学结构的基础上, 综述了近年来木质素高温热解聚, 生物酶解聚, 催化热解聚, 光催化解聚和溶剂热解聚等解聚方法, 深入分析了液相催化过程中酸、碱催化体系, 加氢和氧化催化体系的机理及优缺点, 总结了现阶段木质素解聚方法中存在的问题, 并对未来的发展方向进行了展望。     

木质素类生物质催化热解制备精细化学品研究进展

能源和环境是当今世界的两大挑战,将生物质转化为燃料和化学品是应对该挑战的低碳方案。其中,催化热解木质素获得燃料和化学品是低碳方案的重要部分。本文以能源和环境问题为出发点,阐述了木质素催化热解制备燃料和化学品的可行性和必要性,并对催化裂解行为、催化裂解过程和催化产物等方面的国内外研究现状进行了系统介绍。文章首先对木质素的结构和转化过程进行了概述;然后从催化热解行为、催化热解产物以及催化剂的研究现状等方面进行了系统阐述,并对现有的催化木质素热解过程的机理研究进行了讨论。通过对木质素催化热解制备燃料和化学品的发展前景、技术瓶颈以及逻辑方面进行评估表明,木质素转化为燃料和化学品过程中提高产品的产率和能量效率是今后的总体目标,而原料供给和生产、催化剂开发、产品分离纯化、反应机理和动力学以及计算模拟等方面将是深入研究木质素高效利用的重要研究内容。     

木质素结构及其催化转化方法的研究进展

木质素是自然界目前唯一由芳香结构组成的最丰富的可再生能源,其化学结构使得木质素非常适合生产芳香类化合物。目前,对木质素的研究主要集中于利用催化转化方法生产高附加值的化学品和生物油方面。本文介绍了木质素的基本结构及其催化转化制备化学品的方法及研究现状。最后,指出目前催化转化过程中存在的一些问题,并对未来发展进行了展望。     

合肥研究院在生物质催化转化方面取得进展

正近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心在生物质催化转化方面取得新进展。随着化石能源危机日益严峻,开发绿色可再生能源已经刻不容缓,生物质作为一种储量丰富的可再生资源,已成为代替化石能源的"宠儿",但是由于其含氧量较高,不能直接代替化石燃料。在化学工业上,加氢脱氧被公认为是提高生物质燃料品质及获取高附加值化学品最有效的方法。香兰素作为木质素中一种重要的芳香单体,将其转化为含氧量更低的高附加值化学品     

木质素水热解聚研究进展

木质素是由苯丙烷单元通过C-C键和醚键连接而成的天然高分子材料,结构中含有大量的芳香基以及甲氧基、酚羟基、醇羟基、羰基、醛基等基团,是自然界唯一能提供可再生芳香化合物的非石油资源,其如何被有效利用一直受到人们的关注,尤其是通过化学解聚的方法将木质素转化为化工单体:以代替石油基产品是近年来木质素开发利用的研究热点。基于木质素的结构,从木质素的水热解聚出发,综述了木质素在酸催化水热解聚、碱催化水热解聚及其它介质中水热解聚的研究进展,对其存在问题和解决方法进行了合理分析,并对未来木质素水热解聚的发展方向进行了展望。     

木质素催化液化用催化剂的研究进展

木质素作为自然界中唯一的一种可再生苯环聚合物,储量巨大,可以被作为重要的化工原料。但由于木质素本身复杂的分子结构及其惰性,使得木质素的高效利用转化问题一直阻扰着木质素工业的发展。近年来,通过催化液化的方法将木质素转化为小分子化学品成为一个研究热点。本文对木质素催化液化过程中所用催化剂的种类和研究现状作了概述。     

木质素及其模化物催化加氢脱氧研究进展

木质纤维素类生物质是重要的可再生原料,可通过多种转化途径转化为燃料或精细化工品。木质素作为木质纤维素物质的重要成分之一,因其结构复杂,其利用一直没有得到很大突破。笔者以木质素及其模化物催化加氢脱氧制取化工品为着眼点,按催化剂种类综述了国内外木质素及其模化物催化加氢脱氧研究进展情况,并对其进行了分析评价,指出了木质素催化加氢脱氧的研究重点。     

糠醛液相催化加氢制糠醇金属催化剂的研究进展

糠醛催化加氢是将糠醛转化为生物燃料、医药农药中间体等精细化学品的最常用的反应之一,如糠醇、2-甲基四氢呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮等皆由糠醛催化加氢制取.当前糠醛催化加氢的过程主要有液相、气相以及催化转移加氢等.综述了近年来糠醛液相催化加氢制备糠醇的不同金属基催化剂的研究进展.从不同过渡金属和贵金属作为催化活性中心制备的单金属及双金属催化剂着手,讨论了部分金属基催化剂用于糠醛液相催化加氢制糠醇反应过程的催化性能.     

纤维素催化转化研究进展

纤维素是自然界最丰富的生物质资源,利用其水解和转化制备有价值的化学品是目前研究的热点。本文介绍了近几年纤维素通过催化水解、催化氢解、催化氧化等方法转化为精细化学品的研究进展。同时,也总结了基于纤维素及其衍生物的制氢新技术。     

煤直接转化制高品质液体燃料和化学品

介绍了国家重点研发计划项目“低变质煤直接转化制高品质液体燃料和化学品的基础研究”的背景、研究现状以及研究任务与目标。研究工作可望在深入认识低变质煤中矿物特性和弱键合结构以及分子水平反应规律、直接转化过程反应途径、产物调控机制及定向催化转化原理;构建高品质和高产率油气的煤热解新反应器、煤加氢液化富产芳烃新工艺、高性能喷气燃料及化学品制备的高效催化剂以及新技术等方面取得突破,从而完善低变质煤直接转化制取高品质液体燃料及化学品的工艺技术体系。     

Raney镍-质子型离子液体体系催化木质素平台分子加氢脱氧制备烷烃

木质素是生物质组成中唯一的芳香类化合物组分,高效转化木质素制备烷烃对于生物质全组分利用具有重要意义。通过设计合成质子型醇胺类离子液体,并与Raney镍催化剂建立催化体系,考察了其对于木质素衍生酚及醚类化合物加氢脱氧制备环烷烃的反应特性和规律。研究证明,Raney镍协同二乙醇胺三氟甲烷磺酸盐（[2-HDEA]OTf）催化体系具有最优的催化木质素衍生酚类和醚类化合物加氢脱氧效果。在反应温度130℃,时间15 h,氢气压力3 MPa条件下,木质素衍生酚类及醚类化合物转化率>99.0%,目标产物环烷烃产率>80.0%。Raney镍催化剂表现出与Rh/C等贵金属相近的催化效果,离子液体阴离子结构（OTf）在催化脱氧过程中起关键性作用。     

乙酰丙酸乙酯加氢制备γ-戊内酯研究进展

戊内酯可用于食品添加剂、精细化学品生产过程的中间体,同时因其较高的热值和能量密度,可以用于汽油、柴油或生物柴油燃料的混合剂。通过资源丰富的可再生能源乙酰丙酸乙酯催化加氢合成γ-戊内酯受到国内外广泛关注,本文综述了乙酰丙酸乙酯加氢制备γ-戊内酯的研究迚展。     

负载型Ru催化剂在乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯中的应用研究进展

生物质由于其储量丰富、来源广泛、价格低廉等优点,成为可再生燃料和化学品的主要来源。在众多的生物质基化学品中,γ-戊内酯(GVL)是一种重要的平台化合物,可由乙酰丙酸(LA)催化加氢制得。Ru催化剂在乙酰丙酸选择性加氢制备γ-戊内酯中具有良好的催化性能。对负载型Ru催化剂催化LA制备GVL的研究进展进行了总结。     

催化剂形态与酚类化合物加氢反应活性构效关系的研究进展

木质素是一种重要的生物质可再生资源,其降解后得到的酚类物质加氢后可得大量高附加值化学品,在环境治理和原料利用方面都有着十分重要的影响。本文综述了近年来国内外木质素酚类加氢反应催化剂的研究进展,总结了液相酚类催化加氢催化剂的种类、反应机理及结构敏感性因素对酚类催化加氢反应活性的影响,阐述了催化剂颗粒尺寸对液相酚类加氢反应活性影响,并以木质素液相酚类加氢反应催化剂的活性金属和载体为体系,对现有的结构敏感性反应中催化剂存在的形貌效应、晶相效应进行了讨论。提出未来可通过控制催化剂形貌和晶相来研究催化剂形态与催化活性之间的构效关系,为今后设计高活性木质素液相酚类加氢催化剂提供借鉴和参考。     

绿色化引领下的催化氢解方法

催化氢解技术是化学化工中常用的物质转化手段.综述了在绿色化背景下,催化氢解技术在有机合成、生物质利用转化为化学品和燃料、环境危害化学品的转化以及控制污染和高分子降解方面的应用,高效的催化剂或催化体系设计开发是今后的研究重点.