戊内酯/水体系中磷钨酸铝催化葡萄糖转化制备5-HMF

利用离子交换技术制备了催化剂磷钨酸铝(AlPW12O40),采用FT-IR、XRD、电位滴定和ICP技术对催化剂AlPW12O40进行了系统表征.在水热条件下,对AlPW12O40催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)进行了研究,考察了反应温度、时间、催化剂用量和溶剂配比对5-HMF得率的影响.研究结果表明:在...     

5-羟甲基糠醛制备及其应用研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是最重要的生物质基平台分子之一,广泛应用于制备精细化学品、关键医药中间体、功能聚酯、溶剂和液体燃料等多功能化合物。目前,HMF的制备是生物质领域研究的热点,大量的研究使得制备HMF的原料和方法得到不断扩展。简单介绍了HMF的主要制备方法及其反应机理,系统综述了制备HMF的催化体系,包括催化过程中所使用的催化剂(无机酸、离子液体、金属氯化物、固体酸及其他催化剂)种类及制备HMF的溶剂体系。归纳了HMF重要衍生物的制备路径及应用,总结了目前研究中所存在的问题,并展望了未来的研究方向。     

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。     

碱金属盐对γ-戊内酯/水体系固体酸催化制5-羟甲基糠醛的作用

对新型反应体系γ-戊内酯(GVL)/H_2O中添加碱金属盐类促进固体酸Amberlyst 36催化降解葡萄糖制备5-羟甲基糠醛(HMF)进行了研究。重点探讨了碱金属盐的种类与浓度、反应时间、温度、催化剂用量以及体系溶剂比等因素对HMF产率的影响。结果表明:140℃条件下,催化剂用量0.2g、NaCl浓度0.3 mol/L、溶剂比V(GVL)∶V(H_2O)=5∶1、反应60 min,此时HMF产率最高,达47.5%;除硝酸盐对HMF的生成有抑制作用外,加入的其他碱金属盐均能促进葡萄糖催化转化,使HMF产率明显提高;高温、过量的固体酸及过长的反应时间不利于HMF生成;生物质原料如木糖渣在该体系下可直接降解制备HMF,产率可达32.5%,表明该反应体系具有潜在的工业化价值。     

纤维素催化转化制备C5/C6烷烃燃料的反应与催化体系的研究进展

介绍了近年来纤维素催化转化制取C5/C6烷烃的反应和催化体系的研究进展,主要论述了纤维素通过水解-加氢脱氧的一锅法过程和纤维素经C6平台化合物的加氢脱氧过程,对天然木质纤维原料、纤维素、葡萄糖及山梨醇转化为烷烃的反应路径及相应的催化剂进行了总结。反应路径主要有山梨醇、异山梨醇、HMF和己内酯反应路径,催化剂主要为金属-酸多功能催化剂,酸催化剂包括金属氧化物、分子筛、杂多酸、离子液态酸性溶剂及无机酸等;金属催化剂主要有Pd、Pt、Ru、Ir、Ni等。其中金属Ru在酸性水热环境中具有良好的催化活性,研究最为广泛。通过分析各种反应途径及相应的催化剂,提出了该研究领域面临的主要问题,并从技术角度对未来应用前景进行了展望。     

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。     

γ-戊内酯/水复合溶剂体系中金属硫酸盐催化半纤维素定向转化制备糠醛

以廉价金属硫酸盐为催化剂,在γ-戊内酯/水复合溶剂中催化半纤维素定向转化制备糠醛,糠醛得率高达50.2%,半纤维素液化转化率达95.5%。在γ-戊内酯/水复合溶剂中,以金属硫酸盐为催化剂进一步研究了直接催化木质纤维生物质原料玉米芯和竹粉定向转化制备糠醛,其中糠醛得率分别达39.5%、29.7%,木质纤维原料液化转化率分别达86.5%、80.5%。     

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。     

离子液体在木质素解聚领域的应用进展

由经济社会发展带来的石油等不可再生自然资源的过度使用,引发了能源危机和环境问题,所以寻找一种可再生的生物质资源作为替代品而逐渐受到重视。生物质的主要成分之一的木质素,由于富含大量的芳香族类化合物而具有转化为高附加值化学品的潜力。随着绿色环保理念的不断深化,亟需采用更绿色、更安全的方法将木质素解聚,制备高附加值的平台化合物或能源化合物,从而满足日益增长的社会需求。离子液体作为20世纪90年代发展起来的绿色溶剂,因具有众多优良特性而作为环境溶剂或反应催化剂应用于木质素分子的解聚研究中,降低了化学反应的苛刻条件,使反应在更温和的条件下进行。同时对离子液体进行回收再利用,可避免反应产生的环境污染。综述了离子液体在木质素的预处理及解聚转化等方面的研究进展,介绍了木质素分子在离子液体环境中预处理及解聚方面的机理、解聚条件和生成的产物,以及与其他类型催化剂(金属氧化物催化或复合氧化体系催化)、其他催化方法(如光催化解聚或电催化解聚)协同作用的解聚机理和特性,最后预测了未来木质素解聚领域的研究需求和方向。     

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。     

生物质催化转化制备生物基航空燃料的研究进展

生物质催化转化是制备高品质生物基航空燃料和解决能源危机的主要途径，本文从现有的生物基航空燃料的制备方法出发，从适应需求的原料和技术路线的角度，概述了油脂、木质纤维、糖类等不同的原料所需的技术路线和催化体系，以及加氢脱氧、费-托合成、羟醛缩合、烯烃齐聚等不同技术路线所用的催化剂，同时对反应条件以及反应机理进行优化和探索，并指明催化转化过程中存在成本高、工艺和转化机理复杂(高温和高压)、H₂用量高、目标产物的选择性较差以及催化剂失活等问题。最后，针对各种原料、技术路线的优缺点以及面临的问题，提出了建议并展望其未来发展方向。     

超低酸高温催化葡萄糖醇解产物的分布规律

以葡萄糖为原料,硫酸(≤0.1%)为催化剂,研究了在乙醇、乙醇/共溶剂体系中催化葡萄糖醇解的产物分布规律。在葡萄糖质量浓度20 g/L,反应温度200℃,硫酸质量分数0.1%的条件下反应120 min,液相主要产物为乙酰丙酸乙酯(EL),得率40.46%。比较9种乙醇/共溶剂体系对葡萄糖醇解的影响,选择正己烷作为共溶剂进一步考察了乙醇/正己烷对葡萄糖醇解过程的影响,结果表明产物分布规律与其在乙醇溶剂体系中相似,正己烷的引入不能有效提高EL的得率,但有利于中间产物5-乙氧基甲基糠醛(EMF)的积累,并减弱其进一步水合生成EL。反应温度低或高温反应时间较短时,有利于葡萄糖转化生成乙基葡萄糖苷(EG);适当提高反应温度,延长反应时间,有利于EL的生成。在整个反应过程中乙酰丙酸(LA)和5-羟甲基糠醛(HMF)的生成量较少,根据产物分布规律,提出了葡萄糖在乙醇/正己烷中超低酸催化降解的反应路径。     

金属钼催化云杉制备松柏醇醚及全组分利用

木质纤维由纤维素、半纤维素和木质素组成,是地球上最丰富的可再生碳氢资源。作为生物质的主要组分之一,木质素是唯一一种可再生的芳香化合物原料。木质素通过降解转化为苯酚单体化合物是实现木质素高值化的应用基础。笔者利用具有纳米尺度的MoOx/SBA-15催化剂开展了云杉木质纤维的还原催化分离研究,实现了木质素组分优先降解为松柏醇醚的过程。结果表明:云杉在甲醇体系中催化还原降解反应的最佳条件为温度240℃、反应时间2 h、常压氮气氛围、甲醇作为溶剂及氢供体。在最佳条件下,木质素经过降解转化为高附加值的松柏醇甲醚,基于木质素质量计算的转化率可达13.5%,该产物可通过简单的硅胶柱层析法实现分离纯化。反应后的固体残渣中,纤维素和半纤维素组分保留率分别达到98%和92%,可分别通过酶催化及酸催化高效转化为葡萄糖和木糖。由此可知,以MoOx/SBA-15作为催化剂不仅可以有效地将木质素催化降解为易于进一步功能化的不饱和单体产物松柏醇甲醚,还可以实现生物质组分分离,得到容易酶解的碳水化合物组分,从而有利于实现生物质的全组分利用。     

木质素原料制备烃类化合物的研究进展

木质素是由烷基化的甲氧基苯酚通过氧或碳连接的高度交联的大分子,可用于制备高附加值的燃料和化学品。以来源广泛的木质素为原料制备烃类化合物具有重要的研究价值和良好的应用前景。木质素催化热解是制备烃类化合物的主要方法之一,也是木质素降解研究中的重点和难点,已经受到了人们越来越广泛的重视。笔者概述了近年来木质素原料(含模型物)制备烃类化合物的研究成果,包括木质素转化烃类化合物的催化体系、溶剂体系、烃类化合物尤其是单环芳烃(MAHs)得率和选择性的调控以及利用木质素制备烃类化合物的其他方法,着重介绍了木质素催化裂化及催化加氢脱氧制备烃类化合物的催化体系,并总结了木质素在亚/超临界流体及离子液体中烃类转化的最新成果,最后对木质素制备烃类化合物的研究前景进行了展望,以期为生物质资源的综合利用提供参考。     

炭基固体酸H-Al/AC的制备、表征及其催化葡萄糖制5-HMF

以椰壳活性炭为载体,经H2 SO4磺化及负载AlCl3制备了含有Br?nsted(B)酸和Lewis(L)酸的炭基固体酸催化剂H-Al/AC,将其用于水/2-仲丁基苯酚(SBP)双相体系中葡萄糖水热制备5-羟甲基糠醛(5-HMF).以SEM、XRD、NH3-TPD和吡啶红外对催化剂进行表征,探究了制备条件对催化剂结构和...     

多酸催化剂催化木质纤维定向转化研究进展

在从木质纤维中去除木质素和纤维素糖化的过程中常用无机酸作为催化剂,但无机酸通常会造成设备腐蚀及环境污染。多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POMs)是组成与结构确定、强氧化还原性的固体强酸,可通过改变组成元素对酸强度及氧化还原性进行调控,制备多活性点位POMs催化剂。通过室温氧化、酸处理木质纤维,完成木质素的分离和生物利用,实现纤维素和半纤维素向葡萄糖和5-羟甲基糠醛等平台化合物的转化,为生物质绿色、高效转化提供崭新思路与方法。     

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。     

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...     

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。     

木质素在不同溶剂体系中的降解研究进展北大核心

木质素是自然界植物中含量仅次于纤维素的第二大天然有机高分子聚合物,实现木质素向能源及化学品的转化,是生物质高值化利用的重要研究内容之一。溶剂是木质素催化转化反应体系的重要组成部分,是影响反应进程的重要因素,选择合适的溶剂体系能够促进木质素的溶解,有效提高转化效率。本文以溶剂体系的组成为出发点,综述了木质素在单相溶剂、两相溶剂、多元溶剂进行催化转化的研究进展,分析了溶剂效应对木质素降解的影响,并对相关研究进行了总结和展望。