浮萍生物油的制备及催化升级研究

当今世界,化石燃料逐渐枯竭,环境污染日益加剧,寻求可再生、无污染可替代新能源已成为当务之急。浮萍作为一种重要的可再生生物质因其结构简单,光合作用效率高,培育周期短,灰分少,产量大等优点而备受关注。为此,就浮萍生物油的制备及催化升级进行研究和探讨。

在过渡金属催化剂上的C―C键断裂以实现生物质的升级

将当前能源生产和消费结构从过度依赖化石能源转变为高效利用可再生能源,是解决能源危机、实现碳中和的有效途径。生物质是最有前途的可再生能源之一,可以取代化石燃料以获得有价值的有机化合物。近年来,大力利用生物质能已成为一种必然趋势。用于生物质转化的传统热化学催化方法通常需要高温、高压等恶劣条件,甚至还需要外部氢或氧源。相比之下,在相对温和的条件下进行的生物质有机分子电催化转化为生产高价值化学品提供了一种绿色高效的策略。特别是,通过C―C键裂解将生物质衍生的分子转化为高价值的短链化学品至关重要。近年来,大量的研究证明过渡金属(TM)电催化剂由于其丰富的三维电子结构和独特的eg轨道增强了过渡金属-氧之间的共价键合,从而在有机物的C―C键断裂中起着至关重要的作用。此外,TM电催化剂的配位环境或电子结构会影响产物的选择性。毫无疑问,明确的反应活性位点和途径有助于深入理解催化剂结构与反应活性之间的构效关系。然而,TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子的C―C键裂解反应用于生物质升级的研究目前尚处于起步阶段,其反应机理和催化反应过程尚不清楚。因此,有必要在原子水平上系统地了解电催化剂在C―C键裂解过程中的作用。在本综述中,我们首先依次介绍了广泛研究的TM电催化剂介导的生物质衍生有机分子(包括甘油、环己醇、木质素和糠醛)的C―C键裂解反应,并给出了一些典型的例子和相应的反应途径。然后,系统回顾了过渡金属化合物催化C―C键裂解的反应机理,揭示了界面行为,并构建了TM电催化剂的结构与裂解反应活性之间的构效关系。最后,我们简要总结了上述内容,并强调了在TM电催化剂上研究C―C键裂解的挑战和展望。我们期望这项工作可以为生物质的可控转化和合理设计C―C键裂解的TM电催化剂提供指导。

有机质亚/超临界水液化研究进展

亚/超临界水具有独特理化特性,如能高效溶解、快速传质及有效打断高分子碳链,使得亚/超临界水液化成为有机质制油的高效手段。本文总结了典型有机质如纤维素、木质素、藻类、煤及聚合物亚/超临界水液化的过程,概述了其亚/超临界水液化特点及产物油特征,并阐明了液化过程机理,总结了裂解/热解反应、杂原子脱出反应、缩聚反应等关键反应;针对液化油升级及脱除杂质技术,总结了均相催化剂如H3PO4、K2CO3、KOH等的催化特点及机理,分析了非均相催化剂如Ni、Mo、Pt等提高油品质的催化技术特点及目前对杂元素氧、氮、硫等脱氧脱除技术研究概况。最后对亚/超临界水液化初油存在品质不高、含多种杂原子等问题及如何提高初油、脱除杂原子技术研究进行了总结,并展望了工业放大过程中的瓶颈与策略,为未来工业运用提供基础。

Lignin valorization toward value-added chemicals and fuels via electrocatalysis:A perspective

Developing efficient approaches for lignin upgrading is of interest for the industrial production of chemicals and fuels from renewable biomass.Electrocatalytic lignin upgrading powered by renewable electricity operating under gentle conditions(at or near ambient pressures and temperatures)enables a decentralized production of chemicals and fuels.Herein,we will cover the structures of lignin and review the recent advances in the electrocatalytic lignin upgrade,the electrocatalytic depolymerization of lignin,and the electrocatalytic upgrading of lignin monomers to value-added chemicals and fuels.Finally,we provide insights into the main challenges and future perspectives of this field.