电催化5-羟甲基糠醛氧化为2,5-呋喃二甲酸的研究进展

在可持续发展导向下,替代能源需求不断增加,生物质资源的有效利用成为研究焦点。5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种生物质基平台化合物,具有广阔的应用前景。通过选择性氧化反应,HMF可以转化为高附加值化合物,如2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。近年来,电催化氧化作为一种绿色环保的新型手段,在HMF转化为FDCA的研究中取得了显著进展。然而,这一过程涉及竞争反应,如水氧化,对FDCA的产率和法拉第效率产生影响。催化剂对降低反应能垒、提高产物选择性至关重要,但面临稳定性不足、过电位偏高和酸性环境下活性不足等挑战。聚焦于高效催化剂的研究进展,从贵金属催化剂到非贵金属催化剂和非金属催化剂进行深入探讨,旨在为生物质的高效转化提供有益参考。     

生物质定向热解制备高附加值化学品研究进展

石油化工产品是制备众多生活和生产用品,如化妆品、润滑油、塑料制品、合成纤维等的原材料,这使得人类对以石油为原料生产的各种化学品的依赖非常严重。基于此,以可再生生物质为原料生产高附加值平台化学品受到了广泛关注。生物质定向热解可选择性地制备多种高附加值平台化学品,已成为目前全球研究的前沿和热点。对生物质定向热解制备多种常见的高附加值化学品进行了系统地概述,首先总结了热解原料、热解方式、预处理方式、反应温度、反应时间、催化剂等条件对目标高附加值产物的影响规律,然后分析了生物质定向热解制备目标产物的反应路径,最后对生物质定向热解制备平台化学品的未来发展方向进行了展望,为生物质的高效转化利用提供一定的依据和借鉴。     

木质纤维素生物转化的技术研究和应用前景

随着工业化进程的发展,不可再生能源的消耗以及环境的污染问题是面临的严峻挑战。因此,可再生生物质资源的开发得到了广泛关注。木质纤维素是一种丰富的可再生生物质资源,可用于生物化学品和生物燃料的生产。然而,其复杂的结构阻碍了木质纤维素生物转化的最终效率。有效的预处理技术以及合适的转化宿主为木质纤维素的生物转化提供了帮助。此外,选择合适的木质纤维素转化工艺更有利于目标产物的合成,其中包括单独水解和发酵、同步糖化和发酵以及统合生物加工过程。在这些工艺中,通过统合生物加工过程构建的微生物共培养系统被认为是高效生产生物化学品和生物燃料的潜在策略。进一步,将共培养体系与合成生物学和代谢工程相结合,为未来构建高效稳定的木质纤维素生物转化体系提供了理论指导。     

农林生物质热解制富酚生物油研究进展

随着化石资源的日益枯竭及其消耗带来的环境污染问题，开发与利用可再生资源得到广泛关注。农林生物质是一种低成本、易得并且分布广泛的可再生资源，其主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，是一种可再生的潜在能源，而农林生物质热解制富酚生物油是一种有前景的高值化转化方式。本综述首先介绍了木质纤维素的热解方式，然后系统介绍了木质纤维素的组成以及生物质种类对木质生物质组成的影响，并深入讨论木质纤维素各主要组分的热解机制并着重介绍制富酚生物油形成路径，以及探讨热解方式和催化剂种类(活性炭、沸石、金属氧化物等)对富酚生物油产率的影响。最后，对木质纤维素热解制富酚生物油的发展方向进行展望。木质纤维素生物质热解制酚类生物油将为化石能源的替代提供一条新的路径，为国家“碳达峰、碳中和”战略提供理论支持。     

生物质热解气化技术的关键点分析

随着我国对能源需求的日益增大,生物质能作为一种清洁、可再生能源,在社会生产中发挥着越来越重要的作用。利用生物质热解气化技术能够将储存在生物质中的化学能转化为清洁、高质量的燃料。本文结合生物质热解气化的原理,对其关键点进行了探究。     

催化剂在生物质水热碳化过程中的应用研究进展

在追求废弃物资源化利用的过程中,生物质转化技术受到广泛关注。水热碳化法目前被认为是将高含水率生物质转化为生物炭的最有效技术之一,其与传统的热解炭相比,获得的水热炭具有灰分低、热值高、比表面积大、吸附能力强等特点。然而,生物质原料的差异需要更高的能耗优化,以此提高水热炭产率和性能。添加催化剂可以克服这一问题,对提高原料的反应速率及水热炭热稳定性具有重要意义,但少有文献归纳总结催化剂在生物质水热碳化过程中的应用。将催化剂分为盐类、酸类、金属氧化物、沸石和组合催化5种类型,探讨添加催化剂对水热炭产率和理化性质的影响,分析各类催化剂的催化反应机理,总结其在水热碳化中的催化特点,并讨论了催化剂在生物质水热碳化中未来重点研究方向。     

“木质素优先”策略下生物质还原催化分离技术研究进展

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生碳资源，有潜力替代石油来生产清洁燃料和化工产品。当前木质素组分的高效利用很困难，木质素高值化是实现生物质全组分利用的关键。为实现生物质全组分的高值化利用，本文研究了基于“木质素优先”策略的分离机制，综述了木质纤维素还原催化分离的研究进展，探索了木质素脱除率、单酚产率和选择性及碳水化合物保留率等的影响因素，分析了生物质原料、溶剂、酸碱添加剂、催化剂和反应器对“木质素优先”策略的影响规律，提出了新型催化剂和反应器的设计思路，展望了木质素还原催化分离的研究方向。分析表明：单酚产率按照硬木→草本作物→软木顺序依次递减，醇水两相体系有利于木质素和半纤维素的提取与溶解以及纤维素结构的保留，酸的加入不仅提高木质素脱除率和单体收率还能促进半纤维素的水解，半/全流动反应器有效避免后续催化剂和碳水化合物的分离。     

生物质基长链含氧燃料、化学品和材料的研究进展

随着化石能源的枯竭以及对环境问题的重视,人们越来越关注生物质能源利用的发展。生物质基长链化合物因富含多种官能团和多种结构,在制备高值化学品方面优于短链化合物,引起了国内外学者们的关注。大量研究表明,生物质基长链含氧化合物可用来制备燃料、聚合物电解质和可降解塑料。生物质基燃料聚甲氧基二甲醚(PODE)和三丙二醇单甲醚(TPGME)具有高十六烷值和含氧量,且能与柴油很好地混溶而备受关注。聚合物电解质作为锂离子电池发展的新方向,目前更多采用石油基作为聚合物基质,而天然大分子聚合物纤维素、木质素和淀粉同样能用来制备凝胶态和固态聚合物电解质。此外,以生物质为原料制备的聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)更容易被环境中的微生物降解并不产生其他影响。概述了PODE和TPGME的制备方法和燃烧特性,天然聚合物大分子制备凝胶态和固态聚合物电解质,以及PLA和PBS的合成路径及其化学改性等方面的研究进展,为今后制备生物质基长链含氧化合物及其他高值产品提供参考借鉴。     

2-氯乙醇促进果糖非催化脱水制备5-羟甲基糠醛

研究了2-氯乙醇对果糖在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C_4mim]Cl)中非催化脱水制备5-羟甲基糠醛(HMF)的促进性能。结果表明,2-氯乙醇用量增加、反应温度升高以及反应时间延长均有利于HMF的生成。在适当的反应条件下,果糖可以实现完全转化,HMF的选择性达到95%以上。动力学分析表明,2-氯乙醇的存在可以有效降低果糖脱水转化的活化能,在5 mmol 2-氯乙醇的作用下,活化能为48.3 kJ·mol~(-1),是果糖在温和条件下形成HMF的关键。此外,根据研究结果,对2-氯乙醇促进果糖在[C_4mim]Cl中的非催化脱水转化机理进行初步探讨。     

生物质能

地球上的能源包括化石燃料、可再生能源和核能。化石燃料有煤炭、石油和天然气 ;可再生能源有太阳能、风能、水能、地热和生物质能 ;核能是核裂变或聚变过程释放出的能量。生物质是植物或动物的生物体总称 ,其主要是由有机物组成。植物在生长过程中通过光合作用把太阳能以碳水化合物的形式储存起来 ,我们通过合适的方法可以把这种储存起来的太阳能转化为直接利用的能源。人们称之为“生物质能”,美国科学家又称之为“生物矿”(bio- ore)。生物质能是可再生能源 ,是未来解决能源危机的重要途径。地球上现有植物生物质存量约 1 841× 1 0 9吨…     

硫和甘油的高值化利用研究团队简介

<正>硫和甘油的高值化利用研究团队于2019年9月获批广东石油化工学院重点培育科研团队,共有成员8名,均具有博士学位,其中教授3人,副教授1人。团队带头人谭华教授是新加坡国立大学理学博士,德国洪堡学者,华北电力大学(北京)兼职研究生导师,华南理工大学兼职硕士生导师;已发表SCI论文30余篇,被引超1000次,获授权发明专利1项;参与国家基金项目1项,主持省部级项目3项,横向项目2项。团队主要研究领域和内容包括:(1)生物质分子的催化转化。主要面向国家能源战略需求,以可再生生物质及平台化合物为原料,以高附加值化学品为目标,通过设计高性能金属催化剂,以及从新催化合成路线等角度出发,借助量子化学计算,研究生物质分子的催化转化中的关键科学问题和技术。(2)二氧化碳的催化转化。针对石化生产过程中排放的二氧化碳,通过将催化生物质产氢、电解水产氢等绿色制氢技术、二氧化碳捕获以及催化还原转化技术相结合,实现低成本的液相或气相二氧化碳转化,获取甲酸、低碳醇、低碳烃和芳烃等高值化学品或液体燃料,为石化碳减排和碳资源化利用提供理论和技术支撑。(3)单质硫及硫化物的高值精细化利用。石油初加工中脱硫过程得到的主要产品是单质硫,而当前石化企业利用单质硫开发精细化学品的技术比较薄弱,团队通过合成的手段,把单质硫完全转换成精细有机化工中间体,如:噻吩类化合物、噻唑类化合物、磺基化合物、硫醇和硫醚等含硫医药中间体,这不仅能解决大量硫堆积的问题,也可为二氧化硫和硫化氢等含硫废气的利用提供借鉴的方法。     

新型生物质燃料气化环保节能工业锅炉研究

伴随着能源的短缺,节能环保理念在社会生产的各个领域中得以应用。生物质能源是可再生能源的重要组成部分,其应用广泛,成本低,充分的利用生物质燃抖,能够有效的缓解能源紧张的问题。随着科技逐渐发展,新型的生物质燃料气化环保节能工业锅炉的研发,将生物质的燃烧率提升,是一种科学环保的锅妒。基于此,在本文中对新型的生物质燃料气化环保节能工业锅炉进行研究。     

同江市生物质能源利用现状探讨

生物质能源具有可再生、低污染的优点,对于发展循环经济具有不可替代的作用。同江市生物质资源种类多、储量大,为发展生物质循环经济产业带来了便利条件。探讨了秸秆的燃烧、发酵生产乙醇和综合利用,以及玉米芯生产糠醛、米糠生产米糠油、禽畜粪便生产沼气等生物质利用方式。为同江市发展循环经济,提高资源利用率,减轻资源和环境压力提供了参考。     

河南省生物质能化产业技术创新路线图

生物质是唯一可转化为固态、液态和气态能源的可再生资源,蕴藏量巨大,生物质能已经成为国际上可再生能源发展的重点方向,对促进能源生产和消费革命、建设生态文明具有重大意义。河南省是农业大省、工业大省,生物质资源丰富,生物质能化技术储备和产业基础坚实,发展生物质能化,是不以牺牲农业和粮食、生态和环境为代价的新型城镇化、工业化和农业现代化“三化”协调科学发展的具体实践,将探索城市带动乡村、工业反哺农业的发展新模式,为全面建成小康社会提供支持。     

热解生物油在清洁能源中的应用前景

由农业林业残余物和生活生产废弃物等生物质热解得到的生物油,是一种新型可再生能源。本文介绍了生物油作为供热发电能源、交通燃料和化工原料等方面的应用。     

生物质催化转化与利用科研创新团队简介

<正>生物质催化转化与利用科研创新团队于2019年9月获批广东石油化工学院重点培育科研创新团队。团队现有成员7名,均具有博士学位,其中教授3名,副教授4名。团队具有极强的创新和服务意识,研究基础较好。团队带头人滕俊江教授是广东省"千百十工程"校级培养对象,应用化学省级特色专业负责人,广东省化工学会理事,中国化工学会精细化工青年学者委员会委员,获茂名市科技进步二等奖1项,发明专利授权2件,参编著作1部;主持广东省自然科学基金面上项目、国际科技合作领域项目以及广东提力新材料科技有限公司等企业横向项目5项,发表论文10多篇,其中三大索引收录6篇。团队主要研究领域及特色包括:(1)生物质基平台化合物及液体燃料的制备。通过构建多功能催化剂将纤维素、半纤维素、木质素等定向转化为高附加值平台化学品、液体燃料等,提高目标产物的选择性和转化效率,助力"碳中和"。(2)农林废弃物生物质催化转化。通过构建"催化剂-溶剂"体系将当地典型的荔枝渣、果壳、甘蔗渣等农林废弃物转化为生物油等,提升利用效率,助力"碳达峰"。(3)生物质基功能材料的制备及应用。通过化学修饰的手段将纤维素等生物质进行改性,获取环境友好的功能材料,用于水处理、油水分离等领域,扩大农林生物质资源的利用途径。(4) 3D打印用生物质基光敏材料的制备及应用。将具有可聚合官能团的生物质基平台化学品与光敏特性的组份进行组合,制备具有光敏聚合活性的树脂材料,拓展生物质下游产品在智能制造领域中的应用。     

乙酰丙酸——连接生物质和石油精炼的桥梁

石油不仅是液体燃料基本的原料,也是我们使用的大部分化学品和聚合物的基料。石油供给的持久性与稳定性,以及其产品生产、使用对环境所造成的影响等问题成为公众热议的焦点,推动了替代能源诸如农、林生物质燃料的发展。尽管生物质可以作为燃油与化学品生产主要原料,但是对于燃料以及碳水化合物新合成化学物质而言,     

我国农林生物质发电现状及相关问题思考

农林生物质是重要的可再生能源,具有绿色、低碳、清洁、可再生等特点,能够在替代化石能源、促进环境保护、带动农民增收等方面发挥积极作用。本文在简要论述农林生物质综合利用途径的基础上,重点分析了我国农林生物质发电的现状以及当前与农林生物质发电相关的重要问题,提出强化地方农林生物质发电规划执行与评估工作、完善农林生物质发电项目相关的排放标准体系等建议。     

Cu/MOF双功能催化剂催化乙酰丙酸制取γ-戊内酯的研究

传统化石能源的日益消耗引发了严重的能源危机和环境污染等问题,亟需开发和利用可再生能源。生物质因其资源丰富、成本低廉和清洁的特点,引起了人们的广泛关注。采用简单、高效的溶剂热方法构筑了一种金属有机框架封装金属Cu的新型复合材料,Cu/MOF-808,该催化剂中Cu原子锚定在Zr基金属有机框架MOF-808次级结构单元的缺陷位。Cu/MOF-808催化剂在较温和的反应条件下(140℃),以异丙醇为氢源,通过催化转移加氢路径,将生物质平台分子乙酰丙酸选择性加氢转化为γ-戊内酯,产率达到91.5%。溶剂影响因素结果表明,Cu/MOF-808催化剂在异丙醇中表现出最好的活性和选择性,远高于甲醇、乙醇和仲丁醇体系,主要得益于异丙醇优异的供氢能力。此外,Cu/MOF-808催化剂具有良好的稳定性和可重复利用性,在5次循环后仍能保持较高的催化活性和目标产物选择性。机理研究揭示了MOF锚定的高分散Cu金属位点和MOF中Zr簇的Lewis酸性位点的高效协同作用,促进了乙酰丙酸高效催化转化。     

解决生物质燃料规模化利用新方法——生物质烘焙技术

生物质能是可再生能源的重中之重,在未来的能源格局中将扮演越来越重要的角色。但是由于生物质本身特点的限制,在生物质燃料规模化应用的道路上,仍有不少的障碍,比如低热值、高水分含量等。因此,本文介绍了一种有效的生物质预处理方法——烘焙。烘焙能显著改变生物质的能源特性,对以木颗粒生物质为代表的生物质燃料应用有重要意义。文章着眼于当下国内外在该领域的研究,简述了烘焙对生物质能源特性的影响,以及该技术的应用状况和研究进展等。最后,本文对生物质烘焙预处理的潜力作了分析和展望。