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化学工程学院生物质化工团队在Fuel报道γ-戊内酯的绿色高效合成

文章来源:综合办公室     发布时间:2021年05月19日     点击数:次

能源和环境的和谐发展是社会进步的必然趋势,构建清洁低碳且安全高效的能源及化工体系是新时代削弱负环境效应和能源发展的重要措施。生物质是唯一可替代石油获取液体燃料和化学品的可再生资源,其开发利用契合我国创建低碳经济的新能源发展战略,有助于“碳中和”目标的达成。我国是糠醛的生产大国,产能约占世界的80%,主要由农业废弃生物质如玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳以及农副产品加工下脚料中的聚戊糖成分经酸水解产生。目前国内的糠醛产能相对过剩,因此对其进行提质转化制备液体燃料和高值工业化学品具有重要战略意义。

γ-戊内酯是一种先进的新能源化学品,具有广泛的工业应用价值,可作为燃料添加剂、润滑剂、增塑剂、有机溶剂、以及生产烯烃和聚合物的前驱体。生物质化工团队以糠醛为反应原料,采用共沉淀-浸渍法制备的Lewis和Brønsted酸位点可调的磁性锆基介孔分子筛作为多功能催化剂(记为Fe3O4/ZrO2@MCM-41),整合两步加氢反应和一步醇解反应,利用“一锅法”策略在无外源氢气条件下实现了糠醛直接到γ-戊内酯的绿色高效转化,γ-戊内酯得率高达85%。所开发的催化剂同时具有优异的磁学性能,使用后易于通过外加磁场实现高效回收,并在多次重复使用中保持稳定的催化活性。该研究为生物质基糠醛催化提质制备γ-戊内酯提供了绿色高效合成新途径。

相关成果以“Magnetic Fe3O4nanoparticles and ZrO2-doped mesoporous MCM-41 as a monolithic multifunctional catalyst for γ-valerolactone production directly from furfural”为题发表在能源化工领域国际权威学术期刊Fuel上。论文的第一作者为我院2016级硕士研究生高雪影(现为北京林业大学博士生),通讯作者为彭林才教授和张俊华教授,通讯单位为昆明理工大学化学工程学院。该研究工作得到了国家自然科学基金(22078139, 22068022, 21965018)以及云南省高层次人才支持计划青年拔尖人才的资助。

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