近日，華南理工大學化學與化工學院李雪輝教授團隊相關成果以“Selective Production of Diethyl Maleate via Oxidative Cleavage of Lignin Aromatic Unit”為題，發(fā)表于Chem期刊。論文第一單位為華南理工大學，通訊作者為李雪輝教授和牛津大學Edman Tsang教授，共同第一作者為蔡鎮(zhèn)平博士和龍金星副研究員。
木質(zhì)素高效解聚并選擇性轉(zhuǎn)化為馬來酸二乙酯的新路線
當前絕大多數(shù)含碳的大宗化學品，均是以石油、煤等不可再生的化石資源為原料，通過復雜轉(zhuǎn)化過程獲得，由此帶來溫室效應、氣候變遷及環(huán)境污染等一系列問題。由于生物質(zhì)資源具有來源廣泛、可再生以及組成元素與當前大宗有機化學品接近等特點，發(fā)展生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化為高附加值化學品的技術意義重大。
木質(zhì)素是生物質(zhì)的重要組分，也是工業(yè)制漿造紙和生物乙醇生產(chǎn)過程產(chǎn)量巨大的副產(chǎn)物。但木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復雜，難以解聚且選擇性低，是生物質(zhì)高效應用的瓶頸。在化學工業(yè)上，馬來酸酯是一類重要的大宗化學品，傳統(tǒng)方法是通過苯或丁烷等石油基原料的氧化來生產(chǎn)，存在選擇性有待提高、安全及環(huán)境壓力大等問題。對此，李雪輝教授團隊通過發(fā)展新型催化劑體系，提出選擇性打破木質(zhì)素分子內(nèi)含苯環(huán)的結(jié)構(gòu)單元并耦合原位酯化等強化模式，發(fā)展木質(zhì)素高效解聚并選擇性轉(zhuǎn)化為馬來酸二乙酯的新路線。在研究過程中，通過XAS、PXRD等分析發(fā)現(xiàn)，過渡金屬離子的部分取代，可導致磷鎢酸Pcca結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镻ncn結(jié)構(gòu)，在氧化反應過程6配位的W/Cu結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?配位W/Cu結(jié)構(gòu)，是該過程的催化氧化活性中心，5配位的W/Cu結(jié)構(gòu)在氧化反應過程中提供空軌道與氧氣結(jié)合重新轉(zhuǎn)化為扭曲的6配位結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)高活性氧化過程。而催化劑的高溫溶解、低溫析出的特性，又可以解決生物質(zhì)大分子與催化劑難以接觸以及回收利用等問題。
該成果為木質(zhì)素選擇性轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品提供了一種取代石油基原料的新路徑。論文發(fā)表后，中國科學院化學研究所韓布興院士在Green Energy & Environment期刊上對該成果進行專文亮點評述。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929419302311
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468025719300925
