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華南理工大學李雪輝教授課題組在木質(zhì)素選擇性轉(zhuǎn)化領(lǐng)域獲進展
2019-07-10  來源:中國聚合物網(wǎng)

  近日,記者從華南理工大學獲悉,該校李雪輝教授課題組與牛津大學Shik Chi Edman Tsang教授以及中國科學院過程工程所何宏艷副研究員等人聯(lián)合攻關(guān),在木質(zhì)素選擇性轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域取得重要進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《細胞》子刊《化學》期刊上。

研究實驗過程示意圖

  目前,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,由此也不可避免地帶來溫室效應、氣候變遷及環(huán)境污染等系列問題。比如,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),就存在諸多安全、環(huán)境等問題。

  生物質(zhì)資源具有來源廣泛、產(chǎn)量巨大、可再生及其組成元素與當前大宗有機化學品接近等特點,將其高效轉(zhuǎn)化為平臺化合物或化學品,被認為是解決上述問題的一個重要途徑。

  據(jù)了解,生物質(zhì)的重要組分木質(zhì)素,是世界上儲量最為豐富的可再生芳香聚合物,將木質(zhì)素解聚制備高附加值芳香化合物的技術(shù)備受關(guān)注。但是,由于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復雜,導致其解聚產(chǎn)物收率和選擇性偏低,因此如何實現(xiàn)木質(zhì)素的選擇性轉(zhuǎn)化是高效利用木質(zhì)素及生物質(zhì)的關(guān)鍵。

  為了突破這一技術(shù)瓶頸,不同于常規(guī)解聚木質(zhì)素獲得芳香化合物的途徑,李雪輝課題組提出選擇性斷裂木質(zhì)素的苯環(huán)結(jié)構(gòu)并通過原位酯化等強化模式,來實現(xiàn)木質(zhì)素高值化轉(zhuǎn)化的新策略。隨后,研究人員進一步深入分析發(fā)現(xiàn),磷鎢酸銅離子液體中五配位的Cu+結(jié)構(gòu)是該過程的催化活性中心。

  此外,課題組及其合作者還創(chuàng)新性地設計了一類新型微乳液反應器體系,基于木質(zhì)素分子雙親性的結(jié)構(gòu)特點,利用木質(zhì)素的自表面活性作用模式,通過界面強化效應,實現(xiàn)了木質(zhì)素的高效選擇性解聚及自破乳過程,展示出了良好的工業(yè)應用前景。

  在此基礎上,研究人員進一步通過對木質(zhì)素主要連接方式的解析,基于木質(zhì)素主要結(jié)構(gòu)單元和化學鍵的差異性并結(jié)合DFT計算等,設計并構(gòu)建了系列木質(zhì)素高效選擇性解聚體系,實現(xiàn)了木質(zhì)素特征化學鍵和結(jié)構(gòu)單元的選擇性斷裂與裁剪。

  據(jù)悉,該研究獲得了國家自然科學基金重點項目等資助。

  論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.05.021

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(責任編輯:xu)
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