生物质高效利用新方向：光催化木质纤维素转化制化学品学术资讯

来源：高分子科学前沿

厦门大学王野教授研究团队与中科院大连化学物理研究所王峰研究员课题组应邀合作撰写的综述性论文“Photocatalytic transformations of lignocellulosic biomass into chemicals”作为外封面文章发表于Chemical Society Reviews, DOI: DOI:10.1039/d0cs00314j。该文全面总结了新兴的太阳能驱动木质纤维素转化制化学品领域的研究进展，详细讨论了木质纤维素相关分子选择性断键和官能团定向活化的光催化反应机理，并对当前挑战和未来发展方向做出了深入思考和前瞻性展望。

木质纤维素由多糖（纤维素、半纤维素）和木质素组成，占地球上植物类生物质的90%，是最主要的可再生碳资源。将木质纤维素转化成化学品，特别是具有高附加值的有机含氧化合物，是生物质转化利用的理想途径之一。温和条件下C−O、C−C键的选择性断键和特定官能团的定向活化是木质纤维素转化制高值化学品的关键。光催化剂吸收光能后可生成具有高氧化还原能力的光生电荷或者活性物种，在温和条件下即可实现高效高选择性化学转化。近年来，国内外多个研究团队通过光催化方法，在选择性切断多糖和木质素大分子的C−O、C−C键，高效活化木质纤维素及衍生平台分子中的指定官能团等方面取得突破，成为生物质高效利用的新兴研究领域。

该综述对近年来光催化木质纤维素相关分子转化制化学品系进行了系统梳理，从原理上解析了光催化的优势，并详细介绍了光催化在木质纤维素关键转化中的应用，包括纤维素C−O键断键；单糖及其衍生呋喃平台分子的中醛/羟基的选择性氧化；单糖C−C断键；呋喃平台分子的C−C偶联；木质素C−O、C−O键断键；木质素衍生芳香醛、芳香酮、酚的C−C偶联，C−N偶联等重要反应。综述重点讨论了光催化木质纤维相关分子转化过程的反应路径、反应机理、活性物质及中间体等关键科学问题，为高效高选择性的光催化体系设计提供借鉴，并对光催化木质纤维素转化制化学品领域中的挑战和机遇进行了总结与展望。

该论文第一作者为我院2015级能源材料化学协同创新中心iChEM博士生吴雪娇，我院王野教授、谢顺吉高工和中科院大连化学物理研究所王峰教授为共同通讯作者。论文中相关研究工作得到国家自然科学基金（21690082、 21972115、21721004、21991094），中国科学院战略性先导科技专项（XDB17000000），科技部重点研发计划（2018YFE0118100）等项目的资助。

来源：Polymer-science 高分子科学前沿

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