生物质催化转化制备呋喃基化学品和酚类化合物

生物质转化制备精细化学品是解决石油能源危机的重要途径之一。其中,纤维素及半纤维素转化合成呋喃基化学品与木质素转化制酚类化合物是主要的反应路线,特别是借助催化技术加速生物质转化更是当今化学领域的研究重点;依据催化反应体系的不同,对近年来用于生物质催化转化的反应媒介以及催化剂研究进展进行了综述,并对未来生物质催化转化研究方向的发展前景进行了展望。     

ZSM-5(38)/Al-MCM-41复合分子筛对纤维素催化热解的影响

以纤维素为原料,以自制的不同硅铝比ZSM-5(38)/Al-MCM-41微-介孔复合分子筛为催化剂,在固定床反应器上进行了催化热解实验。采用XRD表征分子筛,采用GC-MS分析生物油成分,考查了催化剂的改变对生物质热解产物及生物油成分的影响。实验结果表明:添加催化剂后,生物油产率降低,且其含水率也有所增加。与未添加催化剂相比,生物油中D L-2,3-丁二醇有明显提高。其中,ZSM-5(38)/Al-MCM-41(20)最有利于苯酚、愈创木酚(2-甲氧基-苯酚)的生成。此外,这几种催化剂均有利于小分子化合物的生成,其中,ZSM-5(38)有利于C4~C5化合物的生成,微-介孔复合分子筛则有利于C6~C8化合物的生成。     

ZSM-5(38)/Al-MCM-41复合分子筛对纤维素催化热解的影响

以纤维素为原料,以自制的不同硅铝比ZSM-5(38)/Al-MCM-41微-介孔复合分子筛为催化剂,在固定床反应器上进行了催化热解实验。采用XRD表征分子筛,采用GC-MS分析生物油成分,考查了催化剂的改变对生物质热解产物及生物油成分的影响。实验结果表明：添加催化剂后,生物油产率降低,且其含水率也有所增加。与未添加催化剂相比,生物油中D L-2,3-丁二醇有明显提高。其中,ZSM-5(38)/Al-MCM-41(20) 最有利于苯酚、愈创木酚 (2-甲氧基-苯酚) 的生成。此外,这几种催化剂均有利于小分子化合物的生成,其中,ZSM-5(38) 有利于C4~C5化合物的生成,微-介孔复合分子筛则有利于C6~C8化合物的生成。     

CN101629087 用松香生产及其深加工残渣制备生物质燃料油的方法

本发明提供了一种用松香生产及其深加工残渣制备生物质燃料油的方法,松香生产及其深加工利用过程中形成的固体残渣,其中虽然仍然含有少量松香树脂酸但含量很低,主要含有氧化松香树脂酸、聚合树脂酸、树脂酸酯、难于皂化甚至不能皂化的中性物质等,在活性白土、硅藻土、高岭土、分子筛等催化剂作用下进行催化裂解反应,从而制备得到生物质燃料油。     

5-羟甲基糠醛的生物催化氧化研究进展

5-羟甲基糠醛HMF是重要的生物基平台化合物,将HMF氧化成呋喃类化合物是生物质转化的重要发展方向。生物催化具有选择性高、反应条件温和,环境友好等优势。近年来生物催化氧化HMF广受关注。从HMF生物转化过程的发现、HMF在微生物的代谢过程以及全细胞转化和酶法催化HMF氧化3个方面对该领域的研究进行综述,并对HMF的生物催化氧化过程发展方向进行展望,以期为绿色高效催化5-羟甲基糠醛制备呋喃类大宗化学品奠定理论基础。     

Ru基催化剂选择性催化氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸研究进展

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是一种重要的生物质基单体,有望替代对苯二甲酸(PTA)生产可降解的生物质聚酯材料,缓解对化石资源的依赖以及环境的污染。如何经济、高效、绿色地合成FDCA是目前迫切需要解决的难题。5-羟甲基糠醛(HMF)作为典型的生物质平台化合物,来源广泛且绿色可持续,以其为原料催化氧化制备FDCA近年来备受关注。负载型Ru基催化剂由于其催化活性高、选择性好、成本相对合理,被认为是HMF催化氧化制备FDCA良好的催化材料。本文基于HMF不同氧化路线及反应机制,首先概述了不同活性组分Ru基催化剂的发展历程及其在HMF氧化反应中的应用,接着详细分析了碱添加剂、溶剂及载体对反应的影响,并阐释了相应的催化机制,最后对Ru基催化剂在HMF催化氧化制备FDCA中的工业化应用进行了总结和展望。     

生物质基平台分子5-羟甲基糠醛制备及其高值化转化

5-羟甲基糠醛是重要的生物质平台分子之一,可以由生物质糖类催化脱水重排直接制备,是实现生物质高值化转化的重要媒介。C—O键选择性地重构是5-羟甲基糠醛制备及催化转化过程中的核心科学问题。近年来,以5-羟甲基糠醛为原料制备生物质基燃料及材料单体的研究快速发展,各种新型催化剂和催化体系被不断用于5-羟甲基糠醛的相关转化过程的研究中。对5-羟甲基糠醛的制备及其下游生物质基燃料、材料单体制备的研究进行了概述和展望。     

生物催化5-羟甲基糠醛高值化转化进展

5-羟甲基糠醛(HMF)是一个重要的生物基平台化合物。近年来,化学催化其高值化转化受到了广泛关注,并取得了较大进展。尽管生物催化具有反应条件温和、高选择性及环境友好等优点,但是生物催化HMF转化仍处于初步发展阶段。本文中,笔者主要就近年来生物催化HMF氧化、还原、还原氨化、缩合及酯化等方面的研究进行综述,以期为建立高效制备HMF高附加值衍生物的生物催化途径提供参考。     

Al_2O_3催化剂对海洋生物质热解特性的影响

以海洋生物质浒苔为研究对象,并以玉米秸秆(草类生物质)和锯末(木质类生物质)为对照,采用热重分析方法研究了3种生物质的热解特性,并比较了3种生物质之间的热解差异。结果表明,与玉米秸秆和锯末等典型陆生生物质相比,浒苔的热稳定性最低。此外,以不同浓度氧化铝作为催化剂,用热重分析法对其热解过程进行了研究,利用TG-DTG曲线分析了不同催化剂在不同浓度下对其基本热解特性的影响。结果表明,Al2O3对于3种生物质转化率和最大失重速率有显著的影响,其中Al2O3对锯末和浒苔的转化率降低程度比玉米秸秆较明显。考虑到Al2O3具有可调变的表面酸碱性以及多种不同的晶相结构等优点,Al2O3具有较大的的应用价值。     

玉米秸秆生物炭制备及结构特性分析

为了高效、经济、环保地解决华北平原地区玉米秸秆处置问题并寻求有效途径,该研究以玉米秸秆为原料,采用限氧裂解法在不同温度(200℃、300℃、400℃、500℃)下制备生物炭,并对生物炭的热解动力学、结构形貌、元素组成、比表面积、孔径分布、官能团等理化特征进行了分析表征。结果表明:不同裂解温度制备的生物炭具有不同的差热曲线,其官能团的组成也存在差异,这表明了样品中不同生物质的热解反应过程。随着热解温度的升高,生物炭产率、氢和氧含量下降,同时H/C和(O+N)/C比值也降低,而碳和氮含量却升高,说明生物炭芳香性增强,亲水性和极性减弱,性质趋于稳定。生物炭热重曲线和差热曲线分为三个过程,热解温度高时失重比例低,曲线趋向平缓。生物炭的比表面积、微孔比表面积、中孔体积和微孔体积随着热解温度的升高而增大,但最可几孔径却减小,吸附能力增强。综上所述,400℃的温度制备生物炭,其产率相对较高、结构最稳定、吸附性能最佳,有助于最大程序的利用农业废弃物资源、降低耗能,提高农产品附加值。     

木质素能源转化的研究进展

木质素具有较高的碳含量和热值,其最直接的利用方式是转化为各种能源产品,包括燃料和电能。因此,以来源丰富的木质素为原料转化制备生物质能源具有重要的意义。本文概述了近年来木质素转化为生物质能源的研究进展,包括木质素来源及提取、木质素热化学转化为生物燃料以及木质素发电技术,着重介绍了木质素的热解反应、气化反应、液化反应以及催化加氢脱氧反应,并总结了直接木质素燃料电池发电的最新研究成果。最后对木质素能源转化的研究前景进行了展望,提出实现工业化生产需根据目标产物需求开发新型催化剂、优化转化过程、建立低能耗且高效率的产物分离方法并加强木质素产电中电极材料、电池设计等研究,为木质素高值化、资源化和能源化利用提供参考。     

生物质合成气催化制取甲烷研究进展

天然气的供需矛盾促使人们去寻找新的天然气资源,其中利用生物质热化学催化制取生物质基天然气的技术受到了全世界的广泛关注。而生物质合成气催化制取甲烷是该工艺流程的核心步骤之一。分别从甲烷化反应器和甲烷化催化剂两个方面阐述了国际上生物质合成气催化制取甲烷的研究现状,并综述了关于甲烷化催化剂积碳现象的研究进展。同时分析了目前生物质合成气催化制取甲烷面临的主要问题,并指明了未来的发展方向。     

乳酸（酯）脱水制备丙烯酸（酯）研究进展

从植物淀粉发酵制备乳酸已经获得工业化生产,开发经济可行的生物质路线制备丙烯酸是生物资源利用的重要研究方向之一。因此,对近年来用乳酸脱水制备丙烯酸的研究工作进行了综述、分析和归纳,对应用前途可能性较大的几种新型的催化材料和方法进行了探索和讨论。     

操作条件对生物质催化热解产轻质芳烃的影响

以轻质芳烃苯、甲苯、二甲苯以及萘（BTXN）为目的产物,采用双颗粒流化床对松木进行了催化热分解实验。讨论了催化剂CoMo-B加氢催化作用下,静止床高、流化气速、床层压降的相互关系,得到了一个合适的操作条件,为热分解实验提供了必要的基础实验数据。在热分解实验中,调查了操作气速、床层高度以及热解温度对产物收率和分布的影响,得到了中间产物苯、甲苯、二甲苯和萘等轻质芳烃化合物最高收率为6．3％下的最佳操作条件：催化剂为CoMo-B,气速2．0cm／s,床层高度为0．08m,热解温度863K。     

微藻生物质制备燃料乙醇关键技术研究进展

燃料乙醇作为一种优良的可再生液体燃料,其开发利用受到了人们的广泛关注。微藻是一种高光合、高产生物量的生物质资源,很多的藻体细胞中含有大量的淀粉、纤维素（Iα型）等多糖物质,是制备燃料乙醇的优良原料。发展利用微藻制备燃料乙醇技术工艺,对于缓解我国目前日益短缺的能源问题,减少温室气体排放和环境污染等具有很好的应用前景。综述了国内外利用微藻生物质制备燃料乙醇中所用到的关键技术、存在的问题以及今后的发展前景等。     

磁性纳米材料载体固定纤维素酶技术研究进展

生物质原料转化为还原性糖,从而为生物质燃料乙醇的生产提供基础原料。针对现在游离酶生产工艺中的不足,研究者提出了纤维素酶固定化技术,其中以磁性纳米材料作为纤维素酶的固定化载体,不仅可提高纤维素酶的催化性能,增强酶的稳定性,而且以外加磁场代替传统的机械搅拌方式可充分发挥载体材料的磁响应性,从而使制备的固定化酶从反应体系中易于分离,高效且具有重复性。研究者们提出了很多优秀的纤维素酶固定化方案,综述了近年来磁性纳米材料固定纤维素酶的不同方法,并对其做了较为详细的阐述,在此基础上进一步对其优缺点和发展前景进行了讨论。     

固体碱催化合成假性紫罗兰酮

系统地研究了各种固体碱催化剂催化柠檬醛与丙酮缩合制备假性紫罗兰酮的反应活性及选择性,用氢氧化钡或大孔强碱性阴离子交换树脂催化,产品收率高达95％。     

生物质炭生物与非生物氧化特性研究进展

生物质炭是由植物生物质热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质。生物质热解炭化还田能否成为人类应对全球气候变化的重要途径直接取决于其在土壤生态系统中的稳定性。生物质炭稳定性的研究对科学计算和评估土壤生态系统生物质炭输入的碳固持与减排作用具有重要现实意义。重点概述了土壤生态系统生物质炭生物与非生物氧化特性、影响因素及其机理研究进展,并对生物质炭在土壤环境中的稳定性预测模型研究进行了分析。在此基础上,今后需针对不同类型旱地土壤生态系统和不同类型稻田土壤生态系统生物质炭稳定性及其机理开展研究,并进一步开展土壤生态系统生物质炭稳定性预测模型研究。     

生物炭对土壤理化和微生物性质影响研究进展

生物炭是生物质原料限氧热解制备的高度芳香化和富含碳元素的黑色固体物质。生物炭所具有的独特的性质使生物炭在土壤改良方面具有很大的潜力, 已成为当前农业科学领域的研究热点。但是, 生物炭的性质受原料和热解温度的影响。生物炭性质和土壤环境条件的差异可在较大程度上影响生物炭改良土壤的效果。因此, 必须根据土壤的主要障碍因子, 选择合适的生物炭施加方案, 以期得到较好的土壤改良效果。综述了近年来国内外有关生物炭对土壤理化和微生物性质影响的研究进展, 探讨了生物炭改变土壤性质的机制和影响因素, 阐述了生物炭研究和应用中存在的一些问题, 从而为生物炭在农业领域的应用提供一定的思路。     

生物基分子介导纳米金属材料的制备及其应用

纳米金属材料具有纳米晶强化效应、光吸收率大、较高的表面能和单磁畴性能等优点,因其在医药、化学催化、抗菌抑毒等方面发挥着越来越重要的作用而受到人们广泛关注。近年来,随着全球石化资源消耗与日俱增,环境污染加剧,基于可再生资源的生物基分子介导纳米材料的制备研究方兴未艾。生物基分子是指直接或间接来源于生物质的小分子或大分子物质,它们多数具有生物相容性好、低毒、可降解、来源广泛、价格低廉等优点。且由于生物基分子多数具有独特的理化性质,如具有生理活性的旋光性、酸碱两性、亲水亲油性以及易与金属离子络合等,其介导合成的纳米材料还兼具其独特功能性,比如消炎、抗癌、抗氧化、抗病毒以及降血糖血脂等,进一步拓宽了纳米金属材料的应用领域。文中对近年来基于生物基分子介导纳米金属材料的制备及应用进行全面综述,为开展相关研究提供参考。