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新型生物质能源催化剂高效稳定

更新时间:2019-05-14 09:00

  

  为生物质资源低成本转化奠定基础

   中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所日前在生物质催化转化方面取得新进展,科研人员制备出一种高度分散的铜基催化剂,为实现将生物质资源低成本转化为生物油和化工产品奠定了基础。国际材料领域权威学术期刊《SMALL》发表了该成果。

  该铜基催化剂制备方法简便、绿色、易于放大,在不同条件下将木质素转化为高附加值化学品2-甲氧基-4-甲基苯酚(MMP)的转化率和选择性均达到较高水平,且具有优异的稳定性。

  随着化石能源危机日益严峻,生物质作为一种储量丰富的可再生资源已成为代替化石能源的“宠儿”,但由于其含氧量较高,不能直接代替化石燃料。加氢脱氧(选择性加氢)被公认为是提高生物质燃料品质及获取高附加值化学品最有效的方法。香兰素(3-甲氧基-4-羟基苯甲醛)作为木质素中一种重要的芳香单体,将其转化为含氧量更低的高附加值化学品MMP已引起广大科研者的兴趣,并相继开展了对香兰素选择性加氢的研究工作。但目前加氢催化剂活性组分仍依赖于贵金属钯、铂、金、钌等,由于贵金属储量低、成本高,严重限制了规模化应用,因此制备高效稳定且具有高选择性的非贵金属催化剂成为当前生物质能源研究的热点。

  固体物理研究所环境与能源纳米材料中心科研人员采用一步碳热还原法制备出高度分散的铜基催化剂。这种催化剂由直径为20~30纳米的铜纳米颗粒均匀镶嵌于碳基体中。研究人员发现,这一催化剂无论是在水相加氢还是转移加氢过程中均具有最佳的催化活性和选择性。他们对该催化剂进行了实验,在120℃、2.0MPa H2条件下,铜基催化剂可将香兰素在水相加氢为MMP,转化率高达99.9%,选择性可达93.2%;在180℃、2.0MPa N2条件下,铜基催化剂可将香兰素在异丙醇中转移加氢为MMP,转化率和选择性分别可达99.8%和99.1%,且催化剂具有优异的稳定性。

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