半纤维素选择性催化制备糠醛及其衍生物的研究进展

生物质资源的开发利用是解决我国能源、资源与环境问题的重要途径之一。木质纤维作为生物质的主要组分,通过对其转化制备呋喃化学品是当前生物炼制领域研究的热点。糠醛是以半纤维素为直接原料的重要呋喃基平台化合物,开发其绿色制备工艺技术并大力发展高值糠醛下游产品,具有重要的现实意义。本文从催化转化角度出发,对糠醛形成的路线、近年来糠醛制备技术(水解技术和热解技术)及其重要呋喃基下游化学品的研究进展进行综述,重点介绍了非均相酸,包括分子筛、金属氧化物、离子交换树脂、黏土等催化的水解技术,以及糠醇、2-甲基呋喃、2-甲基四氢呋喃、呋喃和四氢呋喃等呋喃基衍生物的制备路线及方法,以期为绿色糠醛制备技术的建立及高值糠醛下游呋喃基化学品研发提供思路和参考。     

木质生物质催化热解制备富烃生物油研究进展

生物油是木质生物质等原料经过热解获得的绿色产物,富含多种化学和生物活性物质,在石油替代方面具有发展潜力。生物质催化热解技术是制备高品质生物油的主要途径,但由于生物油含氧量比较高、目标产物选择性比较低、催化剂易结焦失活,限制了其应用。笔者从木质生物质热解机理及其反应途径、催化剂(金属氧化物、金属盐类、微孔催化剂、介孔催化剂)及其催化热解转化机理与产物调控机制、供氢试剂(四氢化萘、甲醇、废旧塑料、废弃油脂及其他供氢试剂)及其共催化热解转化机理等方面综述了木质生物质催化热解制备高品质生物油的进展,概述了催化热解过程中生物油的热解特性、产物组成以及转化机理,并对存在的问题及其解决方案进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为木质生物质的高效转化利用提供依据和参考。     

生物质基含氧化合物加氢脱氧反应的研究进展

在制备生物燃料过程中,降低原料中氧含量并提高氢碳比非常重要,而加氢脱氧反应则是该过程的关键。从加氢脱氧的基元反应出发,着重依据含氧化合物结构差异和催化体系的不同来综述加氢脱氧的研究进展,以期为寻找一种高效、绿色、经济、可持续地将生物质转化为生物燃料的催化体系提供参考。     

糠酸制备生物质基2,5-呋喃二甲酸的研究进展

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为一种绿色的生物基平台化合物，可广泛应用于聚酯、塑化剂、消防及医药等领域。目前，根据合成FDCA的原料区分，FDCA合成路线分为5-羟甲基糠醛(HMF)路线、糠酸路线和其他原料路线。其中糠酸可由大宗生物质基化学品糠醛氧化制备，糠醛工业化生产使得糠酸制备FDCA路线具有绿色、经济性高的优势。据此，综述了糠酸制备FDCA的4种方法：歧化法、羰基化法、C—H羧基化法以及生物催化法的研究现状，对比分析了各方法的优劣及研究进展。通过对比分析表明：C—H羧基化法是一种反应条件温和、绿色环保的工艺，具有实现规模化生产的潜力。     

固体酸催化生物质转化的研究进展

受能源危机和环境污染的影响,绿色环保的固体酸催化剂在催化生物质转化为各类化学品方面的研究已成为近期的热点。本文综述了固体酸在生物质催化转化上的研究进展,首先列举可用于生物质转化的固体酸种类,接着介绍了固体酸催化剂在催化生物质转化生成生物质燃料、生物质平台化合物和生物基材料的研究状况,然后总结了在应用中存在的问题,最后展望解决这一问题的建议和思路。     

乙酰丙酸酯催化合成研究进展

近年来,乙酰丙酸作为一种重要的生物基平台化合物吸引了广泛的关注,可合成多种具有高附加值的化学品,用于替代燃料、食用香料、塑化剂等领域,尤其是作为替代燃料为可持续发展提供了可行的参考方案。本文综述了近期生物质转化领域涉及乙酰丙酸酯催化合成的研究进展,介绍了乙酰丙酸酯化、糠醇醇解、单糖转化以及纤维素原料转化等方法催化合成乙酰丙酸酯的反应性能与机理,并对乙酰丙酸酯的合成进行了总结与展望。     

萃取-酯交换耦合法制备生物柴油过程催化剂应用研究进展

传统的生物柴油生产过程通常包括油脂提取、提纯精炼、酯化/酯交换等步骤,需要消耗大量的能源与化学品。萃取-酯交换耦合技术是近年来开发的一种简单有效、具有较大应用潜力的生物柴油制备方法,该方法直接以含油固体为原料,以短链醇等作为萃取溶剂和酯交换反应试剂,油脂萃取与酯化/酯交换反应同时进行,提高了生产效率,降低了生产成本,减少了环境污染。萃取-酯交换耦合法中催化剂的选择是反应能否实现高效转化的关键。酯交换反应的催化剂种类繁多,但大多数针对的原料是浸提过的液体油脂,较少用来催化固体原料原位酯交换反应。笔者综述了近年来萃取-酯交换耦合技术制备生物柴油的研究进展,包括酸催化法、碱催化法、离子液体催化法、超临界法和生物酶法,探讨了各种方法的优缺点,同时提出了萃取-酯交换耦合法制备生物柴油过程中催化剂制备与应用方面需要解决的主要问题及今后的发展方向。     

生物质催化裂解制备芳烃化合物的研究进展

鉴于芳烃化合物重要的应用价值以及广阔的市场前景,详细阐述了生物质为原料催化转化制备高附加值芳烃化合物的研究进展,系统概述了生物质原料的种类、模型化合物的种类、沸石分子筛催化剂、介孔分子筛催化剂、催化剂的浸渍改性以及工艺条件等对生物质催化转化制备芳烃化合物的影响,进而探讨了催化热解机理,为生物质的全组分、高资源化利用提供新的方向。     

生物质焦油催化裂解催化剂的研究进展北大核心

生物质能源的高效利用可以有效缓解能源危机,改善生态环境。在生物质热解过程中会产生焦油堵塞设备,造成能量损失,从而影响生物质在工业中大规模使用。在常见生物质能源利用技术中,催化裂解技术可以有效去除焦油并提高可燃气体产量。综述了国内外生物质焦油催化裂解的研究,并对天然矿石类催化剂、碱金属催化剂、非镍金属催化剂、镍基催化剂的催化活性、反应稳定性以及经济效益等进行了讨论。针对镍基催化剂易失活的问题,介绍了通过选择更优的载体,添加不同的助剂对镍基催化剂进行改性,以提高催化剂的催化活性和反应稳定性的相关研究,旨在为制备出更经济高效的催化剂提供研究思路。     

生物质碳基固体酸催化剂在纤维素水解中的研究进展

综述了生物质碳基固体酸催化剂催化纤维素水解的最新研究进展,首先介绍了催化剂制备的原料及方法,包括热解炭化-磺化法、硫酸炭化-磺化法、水热炭化-磺化法以及热解炭化-氧化-磺化法等,分析了催化纤维素水解的机理,简述了催化剂活性评价方法及促进水解反应的辅助方法,并展望生物质碳基固体酸催化剂在纤维素水解中的应用前景及发展方向。     

生物油脂精炼制备柴油新方法的研究进展

综述了以甘油三酯为原料的生物质柴油精练新方法。重点介绍了脂肪酶催化、催化热裂解、催化加氢3种途径的特点和现状:其中脂肪酶催化是制备生物柴油环境友好的生产工艺,是目前最有产业化前景的制备技术;而催化热裂解、催化加氢目前尚在研究阶段,这两种制备方法所得到的燃料油性能较好,与化石燃料油组成及燃料性质接近。同时指出了3种制备方法存在的问题,并展望了3种生物质柴油制备方法各自的发展方向。     

沉香籽油及其生物基裂解燃料成分与性能研究

采用自制负载型催化剂V2O5/DE作为催化剂,催化裂解沉香籽油得到生物基裂解燃料。通过FT-IR和GC-MS对沉香籽油和生物基裂解燃料成分进行分析,研究裂解产物的理化性质。结果表明:生物基裂解燃料较生物柴油更加接近传统化石能源,并且具有更好的低温流动性,但燃料中含有大量的羧基化合物,需要进行后续处理才可以应用。     

第二代生物航空燃油的关键技术分析和进展动态

概述了第二代生物航空燃油的技术现状和进展动态,着重讨论了生物丁醇/异丁醇脱水-聚合技术、木质纤维素水解-水相重整催化合成技术、油脂加氢脱氧-裂化异构两段加氢技术和生物质气化费托合成技术。介绍了生物丁醇/异丁醇、麻风果油、亚麻荠油和海藻油等影响生物航空燃油成本的原料开发现状,以及国内外在建的示范装置,分析了第二代生物航空燃油的技术特点及价格竞争力,并展望了其未来发展方向。     

乙酰丙酸及其酯类合成γ-戊内酯的最新研究进展

在众多生物质平台分子中,γ-戊内酯(GVL)作为一种新型的生物质基化合物具有广泛的应用价值。首先介绍了由生物质平台分子乙酰丙酸(LA)及其酯类通过氢化作用制备GVL的反应途径及其最新研究进展,在这个反应过程中,氢源对不同催化体系有重要的影响,因此,着重归纳总结了非均相催化剂(氢源:氢气、甲酸和醇类),在多种类型催化体系下催化合成GVL的合成路线和方法,为探索更加绿色、经济、高效、可持续的GVL合成途径,发展新的转化技术梳理思路并提供参考。     

生物质醇解制备乙酰丙酸酯研究进展

随着化石资源的日渐枯竭,生物质能源的开发利用日益受到关注。生物质可用于生产生物燃料和平台化学品,在环保和回收方面具有重要意义。乙酰丙酸酯作为一种高附加值的平台化合物,在能源、食品、医药等领域有着广泛的应用。介绍了乙酰丙酸酯的理化性质和用途,以及生物质制备乙酰丙酸酯的合成方法,对不同催化体系催化制备乙酰丙酸酯最新研究进展进行了综述,分析了各种催化剂的优缺点,并指出了今后乙酰丙酸酯研究的发展方向。     

竹材催化转化制备乙酰丙酸(酯)研究进展

中国竹资源丰富,但在实际生产过程中其加工剩余物并未得到充分利用,而乙酰丙酸（酯）作为环境友好且可持续的化学品具有广阔的应用前景,在化工生产过程中利用竹材制备乙酰丙酸（酯）具有很大的潜力。文章回顾了竹材制备乙酰丙酸（酯）的催化转化方法,对近年来竹材催化转化制备乙酰丙酸（酯）的研究进行了综述。从催化转化机理、产物收率、影响因素等角度对Brønsted酸、离子液体、固体酸以及金属盐等4种催化体系的特点进行了分析和对比,概括总结了不同转化方法的优势和不足,并根据现有转化方法中仍存在着的产品高效分离困难、催化剂污染较大以及副产物难以利用等问题,对未来研究方向提出展望,以期为今后的研究提供参考。     

γ⁃戊内酯的制备及其在纤维素生物质转化方面的应用

γ-戊内酯是以木质纤维素生物质为原料制备的一种潜力巨大的平台化合物,它既可转化为高密度燃料、相关高分子材料以及其他高价值化学品,也可作为绿色溶剂促进木质生物质向其他高值方向转化。在化石能源日益紧俏、环境问题日益严重的今天,对γ-戊内酯进行深入研究显得尤为重要。但在实际生产中,仍存在产量低、除杂难等经济环保类问题需要解决。基于γ-戊内酯研究的最新进展,从γ-戊内酯的制备与应用两方面进行了论述,综述了生物质催化生产γ-戊内酯的研究进展,说明不同底物生产γ-戊内酯的理论基础与优缺点,并以贵金属和非贵金属催化剂为界,分类讨论了多种用于合成γ-戊内酯的催化剂。最后,结合γ-戊内酯在纤维素生物质转化应用方面的进展情况,探索了γ-戊内酯与其他相关有机物之间的制备关系,为γ-戊内酯的进一步开发利用提供了思路。     

生物基炭材料在印染废水深度处理中的应用研究进展

首先总结了生物基炭材料的吸附机理，并根据作用机理去延伸分析生物基炭原料的选取，以及生物基炭的制备和表面改性方法。综合讨论了炭材料孔道结构、表面官能团等内在因素，以及初始浓度、吸附剂用量、吸附时间、溶液pH值、温度等外在因素对吸附性能的影响，此外，对吸附热力学、吸附等温线和吸附动力学等吸附特性展开分析。最后，总结了生物基炭材料实际应用存在的问题以及未来多样化发展方向，以期对生物基炭材料在印染废水高效处理中的应用提供参考和借鉴。     

K~+/CaO催化糠醛与甲基异丁基酮缩合制备生物航空燃料中间体

将K_2CO_3溶于去离子水后,室温下负载到活化后的CaO上,采用"等体积浸渍-焙烧法"制备了负载型固体碱催化剂K~+/CaO,并用XRD和CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)对催化剂进行表征。研究了无溶剂条件下K~+/CaO催化糠醛与甲基异丁基酮缩合制备生物航空燃料中间体——亚糠基甲基异丁基酮(F-MIBK)的反应,考察了催化剂种类、K~+/CaO负载量、反应温度、反应时间及物料比等因素对目标产物收率和选择性的影响。结果表明:糠醛与甲基异丁基酮的缩合反应是在催化剂的强碱性位上进行的,K~+的加入明显提高了CaO的碱性,K_2CO_3负载量为1%时,催化剂K~+/CaO表现出了最优的催化性能;当甲基异丁基酮与糠醛的物质的量比值为2,催化剂用量为物料质量的10%,温度140℃,反应时间3 h时,糠醛的转化率为99.1%,F-MIBK的选择性和收率分别为98.2%,97.1%。     

光皮树油催化裂解制备生物液体燃料试验

以光皮树油为原料，采用自制负载型催化剂氧化镧进行催化裂解反应，通过单因素试验优化催化裂解工艺。结果表明：自制负载型催化剂氧化镧具有很好的催化效果。光皮树油催化裂解生物燃料最佳工艺参数为反应温度500℃，反应催化剂用量1.0％，反应时间80min。在此优化条件下，光皮树油催化裂解液相燃料油产品得率在82．0％以上。