生物質水熱催化制備重要含氧化學品研究進展

孔令照, 苗 改, 羅 虎, 孫予罕

(1. 中國科學院低碳轉化科學與工程重點實驗室, 中國科學院上海高等研究院, 上海 201210;2. 中國科學院大學, 北京 100049)

隨著化石能源的消耗和環境問題的加劇, 生物質作為一種可再生資源其資源化利用越來越多引起研究者們的極大興趣, 尤其從生物質出發制備高附加值的生物基化學品受到廣泛關注[1～3]. 但生物質分子內部復雜的交聯結構、 氫鍵網絡和成分構成使其解聚存在較大的挑戰, 因此常采用強酸堿化學解聚或者酶解聚的方式預處理分離出纖維素或五碳、 六碳糖, 但解聚糖的熱不穩定性使產物選擇性也較難控制, 同時解聚殘渣(木質素)并未得到有效利用[4～6]. 與此同時, 根據原子守恒原則, 生物質中碳水化合物含有豐富的羥基使其成為通過水熱催化加氫、 脫水和氧化等直接轉化為多元醇、 5-羥甲基糠醛(5-HMF)和乳酸等重要含氧化學品的理想原料[7～9], 這為生物質經水熱催化實現高值化提供了一條新的途徑.

水熱催化作為生物質轉化尤其是資源化利用的重要手段, 近年來受到廣泛關注[1,10]. 水熱催化是指以水為反應介質, 在均相和非均相催化劑作用下, 在特定的氣氛(氫氣、 惰性氣體)中實現生物質定向轉化制備平臺化學品的過程[11～13]. 水熱催化具有以下特點和優勢: (1) 以水為反應介質, 過程綠色污染小; (2) 水熱反應的傳質及傳熱優勢顯著, 反應迅速, 效率高, 能耗低; (3) 水熱催化所得產物的選擇范圍較廣, 經定向反應后產……