徐杰团队：大连化物所近年在木质纤维素催化转化研究方向的主要进展

来源：研之成理:

生物质是储存太阳能能量的载体，也是可循环再生的有机碳资源。利用催化技术，将可再生生物质资源转化为液体燃料和高附加值能源化学品，是能源化学研究的发展前沿之一。

大连化物所在催化化学、有机化学和生物化工学科基础上，重点研究生物质转化中的关键科学问题，探索木质纤维素、糖类及多羟基平台化合物、油脂等原料转化为生物基液体燃料和能源化学品的新途径和新方法。

图1. 木质纤维素催化转化制能源化学品和液体燃料

值此大连化物所70周年所庆之际，徐杰研究员团队综述了近年来大连化物所在木质纤维素催化转化研究方向的主要进展。

该论文“Advances in catalytic conversion of lignocellulose to chemicals and liquid fuels” 发表在Journal of Energy Chemistry 期刊上，第一作者为大连化物所副研究员马继平博士。

木质纤维素是生物质的重要组成部分，对木质纤维素结构中的原子、骨架结构及官能团的高效合理利用，需要对木质纤维素的组成和结构特征进行深入认识，根据其组成和结构特征对目标产品定位，以此为基础，确定转化方法和技术路线。

纤维素的结构组成特征是含有大量羟基等含氧官能团，选择加氢制备乙二醇、丙二醇等低碳多元醇是利用碳水化合物中羟基官能团的重要途径之一。另一方面，纤维素通过水解、异构、脱水等过程制备的平台化合物5-羟甲基糠醛，经选择性氧化可制有机酸，特别是有机二元酸，是合理利用生物质含氧基团的另一重要途径。此外，5-羟甲基糠醛通过选择性氨氧化或者还原胺化，可以制备腈、酰胺、胺等高附加值含氮化合物。

木质素是三种苯丙烷单元通过醚键、碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子，是自然界合成的有机芳香化合物资源。催化裂解木质素制备有机芳香化合物，是木质素生物质资源高效利用的研究方向之一。分析讨论了在木质纤维素分级、木质素解聚、解聚产物提质等方面的研究进展。

航空燃料不同于汽油、柴油等其它交通运输燃料，半纤维素通过水解、选择性脱水、加氢制备2-甲基呋喃，与其它醛、酮类化合物经缩合、加氢脱氧等过程，可以制备C12-C15的直链或支链烷烃，用作航空燃料是木质纤维素高效利用的另一重要途径。

文章信息

J Energy Chem

Advances in catalytic conversion of lignocellulose to chemicals and liquid fuels

Jiping Ma, Song Shi, Xiuquan Jia, Fei Xia, Hong Ma, Jin Gao, Jie Xu*

Journal of Energy Chemistry, 36, 74-86 (2019) 

DOI: 10.1016/j.jechem.2019.04.026

马继平

博士，副研究员，硕导

大连市青年科技之星（2015），中科院青促会会员（2018），现工作于中国科学院大连化学物理研究所-大连洁净能源国家实验室（筹）生物能源研究部。2012年毕业于中国科学院大连化学物理研究所，获理学博士学位。主要从事选择氧化、氨氧化催化新材料与生物质转化研究。承担国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金、国际合作等项目多项，主持经费300余万元。在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际期刊上发表研究论文47篇，被引1200余次，获得2017年度大连化物所“百次引用论文奖”；申请国家发明专利90余件，授权专利39件。

徐杰

中国科学院大连化学物理研究所首席研究员，中国科学院特聘核心骨干，博士研究生导师

大连市劳动模范，大连市优秀专家，享受国务院政府特殊津贴。曾任有机催化研究组组长（1999-2018），大连洁净能源国家实验室（筹）生物能源研究部部长（2011-2018）。现任大连化学物理研究所学术委员会委员、学位委员会委员，中国化学会催化专业委员会、均相催化专业委员会委员，《催化学报》、《Journal of Energy Chemistry》等杂志编委。从事催化新材料、催化选择氧化、催化选择加氢、生物质催化转化应用基础研究。主持完成国家863、国家自然科学基金、中国科学院重要方向等多项。完成了对二甲苯氧化、环己烷氧化、乙苯氧化、甲苯氧化、以及山梨醇加氢、甘油加氢等项目的工业应用研究，多次获得科研奖励。在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.等国际期刊上发表研究论文300余篇，申请发明专利180余件，授权120余件。