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均相体系催化转化农业废弃玉米秸秆为高价值平台分子

收稿日期：2024-09-14 修回日期：2024-11-18 接受日期：2024-11-21

DOI:10.20078/j.eep.20241201

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    摘要：生物质作为一种来源广泛、储量丰富的可再生资源,在替代传统化石能源方面具有巨大潜力。在生物质的高效利用过程中,通过催化转化制备生物质基平台分子(如糠醛和5-羟甲基糠醛)是一个关键环节。平台分子经过催化升级后,可进一步制备高值化学品,对推动绿色... 展开+
    摘要：

    生物质作为一种来源广泛、储量丰富的可再生资源,在替代传统化石能源方面具有巨大潜力。在生物质的高效利用过程中,通过催化转化制备生物质基平台分子(如糠醛和5-羟甲基糠醛)是一个关键环节。平台分子经过催化升级后,可进一步制备高值化学品,对推动绿色可持续能源的发展具有重要意义。以往生物质转化的研究主要关注实现单一产物产率的最大化,限制了生物质的全组分利用。本研究以农业废弃玉米秸秆为原料,采用稀硫酸作为催化剂,通过协同优化策略均相催化玉米秸秆制备糠醛和5-羟甲基糠醛,实现同步提升2种产物产率。深入探讨了温度、酸浓度、固液比和溶剂等因素对反应的影响。结果表明,稀硫酸在γ-戊内酯-水体系中对玉米秸秆展现出优异的均相催化活性。在固液比为1∶20、水含量为20%的反应体系中,180℃下反应60min时,糠醛的产率达到最大值62.4%;而5-羟甲基糠醛的产率在反应100min时达到最大值24.9%。进一步对产物稳定性研究显示,糠醛在γ-戊内酯-水体系中的稳定性要优于5-羟甲基糠醛。系统性揭示了稀硫酸均相催化玉米秸秆制备糠醛和5-羟甲基糠醛的反应规律,为生物质资源的高值化利用提供了有利参考。

    收起-

    作者：

    • 易子骁1
    • 曾永健1
    • 蒋志伟1
    • 仇荣亮1,2
    • 严凯1,2,*

    作者简介

    第一作者：易子骁(1995—),男,湖北咸宁人,硕士研究生,主要研究方向为生物质催化转化利用。E-mail:yizx3@mail2.sysu.edu.cn
    通讯作者：严凯(1982—),男,安徽六安人,教授,主要研究方向为生物质资源化利用。E-mail:yank9@mail.sysu.edu.cn

    单位

    • 1. 中山大学 环境科学与工程学院,广东 广州 510006
    • 2. 华南农业大学 岭南现代农业科学与技术广东省实验室,广东 广州 510642

    关键字

    • 农业废弃秸秆
    • 生物质
    • 稀硫酸均相催化
    • 糠醛
    • 5羟甲基糠醛

    基金项目

    国家重点研发计划资助项目(2023YFC3905804,2024YFE0203000);广州市科技计划资助项目(202206010145);国家自然科学基金资助项目(22078374,22378434)

    引用格式

    易子骁, 曾永健, 蒋志伟, 等. 均相体系催化转化农业废弃玉米秸秆为高价值平台分子[J]. 能源环境保护, 2025, 39(3): 137−145.

    YI Zixiao, ZENG Yongjian, JIANG Zhiwei, et al. Homogeneous Catalytic Conversion of Agricultural Waste Corn Stalks into High-Value Platform Molecules[J]. Energy Environmental Protection, 2025 , 39 (3): 137−145.

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