催化氧化法解聚木質(zhì)素生產(chǎn)高值化學(xué)品的研究進(jìn)展

萬歡愛,盛志遠(yuǎn),邵禮書,詹 鵬,張 林

(1. 中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410004;2. 國(guó)家林業(yè)和草原局生物乙醇研究中心,湖南 長(zhǎng)沙 410004)

目前全球的能源體系中,石化能源的消耗依然占主導(dǎo)地位,而石化資源的儲(chǔ)量有限,而且大量使用石化燃料,排放出大量的溫室氣體和有毒有害物質(zhì),因此,尋求可代替石化資源的綠色可再生資源刻不容緩[1]。生物質(zhì)是自然界唯一可再生的綠色有機(jī)碳源,具有巨大的開發(fā)潛力。目前,林木生物質(zhì)已經(jīng)在生物乙醇和生物制氫領(lǐng)域取得不錯(cuò)的進(jìn)展,但不同于商業(yè)化的纖維素和半纖維素,作為副產(chǎn)品的木質(zhì)素常被廢棄或直接燃燒產(chǎn)熱發(fā)電[2-3],只有約5%～10%的木質(zhì)素被商業(yè)化利用,轉(zhuǎn)化為高附加值的材料、化學(xué)品和燃料[4]。木質(zhì)素含有豐富的酚羥基、醇羥基等活性基團(tuán),因此將木質(zhì)素改性制備高值化的功能材料方面具有較好的潛力,如,制成木質(zhì)素緩釋肥[5]、混凝土堿水劑[6]、黏合劑和聚合物吸附劑等材料[7-9]。

除此之外,木質(zhì)素含有豐富的苯環(huán)單元,可以被解聚成大量芳香族小分子,有望替代石油為原料的路線來生產(chǎn)多種化學(xué)品,特別是酚類化合物[10]。木質(zhì)素的解聚不僅是實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素高值轉(zhuǎn)化的有效途徑之一,也是將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為石油基芳香化合物,實(shí)現(xiàn)高附加值的重要出發(fā)點(diǎn)。目前,關(guān)于木質(zhì)素的解聚研究主要包括生物酶解聚、熱裂解、光催化和催化還原解聚、催化氧化解聚等方面[11-15]。圖1展示了以木質(zhì)素解聚來制備高附加值化學(xué)品,如,酚類、芳香醛類和有機(jī)羧酸等[16]。……