生物質催化轉化領域研究新進展

 華東理工大學化學與分子工程學院王艷芹教授課題組近期在生物質催化轉化領域取得突破性進展，《自然-通訊》近日以“Selective production of arenes via direct lignin upgrading over aniobium-based catalyst” （Ru/Nb2O5催化劑上木質素選擇性催化轉化到芳香烴）（https://www.nature.com/articles/ncomms16104）為題，在線報道了該工作。

    木質素是唯一大量存在的具有天然芳香環結構的可再生資源，是木質生物質的三大組分之一，占木質生物質質量的25-35%、能量的40%左右。其特點在于它是一種無定形的芳香性高聚物，由C-C和C-O鍵組成三維交聯的穩固結構，且在解聚過程中容易生成新的C-C鍵而聚合成大分子。因此，傳統催化劑用于木質素轉化只能將木質素降解為酚類單體，產物組成十分復雜，難以分離而無法作為精細化學品使用。本研究利用Ru/Nb2O5作為雙功能催化劑，首次實現了溫和條件下木質素到芳烴的高效轉化：木質素單體的轉化率接近理論值，烴類質量收率達到了35.5 wt%，芳烴選擇性高達71 wt%。該過程既保留了芳香官能團，可直接作為高密度航空煤油組分使用，又降低了氫耗。研究人員在深入研究后發現，Ru/Nb2O5催化劑兼具木質素解聚和脫氧加氫的作用，該成果對木質素的有效利用具有非常重要的現實意義。

    該論文第一作者為博士生邵益，通訊聯系人為王艷芹教授和英國曼徹斯特大學楊四海博士。英國STFCRutherford Appleton Laboratory和美國Oak Ridge NationalLaboratory的科學家也參與了該課題研究。這也是繼王艷芹教授和楊四海博士在原生生物質一步轉化制備液體烷烴之后（Nature Communications, 2016, DOI: 10.1038/ncomms11162），在木質素解聚、氫解反應中獲得的突破性進展。

    該研究工作得到了國家自然科學基金重大研究計劃“碳基能源轉化利用的催化科學”以及青年基金的資助。