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【中国科学报】科学家构筑“一锅法”高效制备生物燃油新路线

来源:环球体育官方首页

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  近日,中科院院士张涛、中科院大连化学物理研究所副研究员罗文豪团队和荷兰乌得勒支大学教授Bert M.Weckhuysen合作,设计并构筑具有金属—酸“限域毗邻”结构的分子筛双功能催化剂,实现了无溶剂体系下由纤维素醇解平台分子乙酰丙酸乙酯“一锅法”高效制备戊酸酯类生物燃油的新路线。相关成果发表于《德国应用化学》。

  非粮生物质是一种优质和丰富的可再生碳质资源,可替代传统化石能源生产燃料和化学品。木质纤维素衍生的戊酸酯类生物燃油因其优异的油品性能和兼容性,被认为是新一代高性能生物燃油。制备该生物燃油对减少传统非可再生化石能源的依赖和落实碳达峰、碳中和工作有重要意义。

  双功能催化剂的精准构筑和活性位协同作用机制是生物质催化领域的研究前沿,但在应用方面仍有一些挑战。

  该研究发展出Y型分子筛限域的钌基双功能催化剂,结合多种光谱和电镜表征、探针分子实验证实了金属—酸活性中心在分子筛内部“限域毗邻”结构的精准定制。在催化剂性能上,对比不具备金属—酸活性“限域毗邻”结构的其他金属/分子筛或金属—分子筛简单机械混合的双功能催化剂,优选催化剂在乙酰丙酸乙酯催化转化活性和戊酸酯的收率上呈现至少一个数量级以上的增长,并远远优于目前文献报道催化剂的性能最高值。

  金属—酸活性位的“限域毗邻”结构是实现乙酰丙酸乙酯高效加氢脱氧制备戊酸酯的关键。此外,Y型分子筛负载的钌镧催化剂中稀土镧的引入可进一步促进金属钌在分子筛孔道内分散,并且稳定分子筛的骨架结构,有效抑制了液相反应过程中的分子筛骨架结构坍塌,维持了分子筛内“限域毗邻”活性结构,实现该催化剂优异的稳定性。

  该研究将分子筛催化中“越近越好”这一概念首次延伸至生物质催化领域,分子筛定制的“限域毗邻”结构实现“一锅法”高效耦合系列催化反应,将推动工业化生产生物燃油的发展。

  近日,中科院院士张涛、中科院大连化学物理研究所副研究员罗文豪团队和荷兰乌得勒支大学教授Bert M.Weckhuysen合作,设计并构筑具有金属—酸“限域毗邻”结构的分子筛双功能催化剂,实现了无溶剂体系下由纤维素醇解平台分子乙酰丙酸乙酯“一锅法”高效制备戊酸酯类生物燃油的新路线。相关成果发表于《德国应用化学》。

  非粮生物质是一种优质和丰富的可再生碳质资源,可替代传统化石能源生产燃料和化学品。木质纤维素衍生的戊酸酯类生物燃油因其优异的油品性能和兼容性,被认为是新一代高性能生物燃油。制备该生物燃油对减少传统非可再生化石能源的依赖和落实碳达峰、碳中和工作有重要意义。

  双功能催化剂的精准构筑和活性位协同作用机制是生物质催化领域的研究前沿,但在应用方面仍有一些挑战。

  该研究发展出Y型分子筛限域的钌基双功能催化剂,结合多种光谱和电镜表征、探针分子实验证实了金属—酸活性中心在分子筛内部“限域毗邻”结构的精准定制。在催化剂性能上,对比不具备金属—酸活性“限域毗邻”结构的其他金属/分子筛或金属—分子筛简单机械混合的双功能催化剂,优选催化剂在乙酰丙酸乙酯催化转化活性和戊酸酯的收率上呈现至少一个数量级以上的增长,并远远优于目前文献报道催化剂的性能最高值。

  金属—酸活性位的“限域毗邻”结构是实现乙酰丙酸乙酯高效加氢脱氧制备戊酸酯的关键。此外,Y型分子筛负载的钌镧催化剂中稀土镧的引入可进一步促进金属钌在分子筛孔道内分散,并且稳定分子筛的骨架结构,有效抑制了液相反应过程中的分子筛骨架结构坍塌,维持了分子筛内“限域毗邻”活性结构,实现该催化剂优异的稳定性。

  该研究将分子筛催化中“越近越好”这一概念首次延伸至生物质催化领域,分子筛定制的“限域毗邻”结构实现“一锅法”高效耦合系列催化反应,将推动工业化生产生物燃油的发展。

2021-12-08 12:49:53
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