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Nature Energy:可见光催化生物质低耗高效生产氢与柴油
2019-06-13 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:规划战略与信息中心
    

  生物质是地球上储量最大、年产量最高的可持续碳资源。生物质的解聚有望替代化石资源为人类社会提供可持续的化学品和能源品。木质纤维素在生物质中的比例最大,其组成成分主要包括纤维素、半纤维素和木质素。目前,木质纤维素的解聚并转化为化学品或能源品受限于难以控制的选择性、低收率以及严重的再聚等问题。较高的反应温度是引起生物质分子再聚的一个原因;此外,木质纤维素的氧含量很高,这就要求木质纤维素转化成含氧精细化学品或利用木质纤维素或水中的氢来实现木质纤维素的转化。
  在光照下,半导体表面能够同时产生氧化性和还原性强的产物,可以分别在常温下引发氧化和还原反应。采用光催化的方法来解聚/转化木质纤维素将会避免剧烈的反应条件(例如高温)引起的再聚问题。温和的反应条件也可以减少副反应的速率,更易于控制产物选择性。此外,光催化反应可以实现爬坡反应,因而有望实现用水供氢来还原木质纤维素或在解聚/转化木质纤维素的同时产氢。 

  近日,中国科学院大连化学物理研究所王峰研究员团队开发了新型光催化剂Ru-ZnIn2S4,能够在可见光下直接高活性催化生物质衍生的分子,同时产生氢气和柴油前驱体。成果发表在最新出版的《自然-能源》(IF46.859) 

光催化纤维素废弃物生产柴油的构想流程图 | 来源:Nat. Energy 

  2,5-二甲基呋喃(2,5-DMF)和2-甲基呋喃(2-MF)可以分别选择性地从含有己聚糖和戊聚糖的木质纤维素获得,它们是非常有竞争力的生产柴油前驱体的原料。研究人员发现,2,5-DMF2-MF(单独反应或混合反应)都可以无氧脱氢偶联,产生柴油组分碳数的含氧化合物加氢脱氧反应后,得到包含很大比例支链烷烃~32%)的组分非常丰富的烷烃混合物。研究证实,Ru的掺杂提高了ZnIn2S4的电荷分离效率,进而促进C-H键的活化而同时得到氢气和柴油前驱体。这项工作引入了一种利用太阳能和地球表面存在的可持续碳源来产生清洁能源的新方法。 

 

    来源:中科院生物科技战略情报 

 

  编辑:规划战略与信息中心 图书馆

  信息来源:https://mp.weixin.qq.com/s/bPtJ9nh5jx1RzJJ5IqQ39A

 

 

 
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