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生物质催化热解制备1-羟基-3,6-二氧二环[3.2.1]辛-2-酮的研究进展*

2021-05-04南东宏

新能源进展 2021年2期
关键词:催化剂

王 博,李 凯,南东宏,陆 强

(华北电力大学,生物质发电成套设备国家工程实验室,北京 102206)

0 引 言

生物质作为地球上储量最丰富的可再生资源,在替代传统化石能源方面极具发展潜力。快速热解技术是一种高效、经济的热转化技术,可以将固体生物质转化为能量密度大且易于运输的液态生物燃料或高附加值化学品[1-2]。然而,生物质组分复杂,主要包括纤维素、半纤维素和木质素,且不同的组分在热解过程中形成的产物差异极大。纤维素作为生物质的主要组分,也是地球上最丰富的高分子聚合物,主要由 D-吡喃型葡萄糖基构成[3],在热解过程中会发生解聚和开裂反应,生成多种具有特殊环状结构的脱水糖产物,如左旋葡聚糖(levoglucosan,LG)[4]、左旋葡萄糖酮(levoglucosenone,LGO)[5-6]、1-羟基-3,6-二氧二环[3.2.1]辛-2-酮(1-hydroxy-3,6-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-one,LAC)[7]、1,5-脱水-4-脱氧-D-甘油基-己-1-烯-3-阿洛酮糖(1,5-anhydro-4-deoxy-D-glycero-hex-1-en-3-ulose,APP)[8]和1,4:3,6-二脱水-α-D-吡喃葡萄糖(1,4:3,6-dianhydroα-D-glucopyranose,DGP)[9]等。这些物质在医药、化工等行业具有广阔的应用前景,其中LAC 在合成共聚酯[10]、糖氨基酸[11]和对映异构体[12]等化合物方面具有较高的利用价值。

LAC 是一种弱极性化合物,在有机溶剂中具有较好的挥发性和溶解性,采用蒸馏或溶剂萃取即可实现其高效分离提纯。然而,在生物质常规热解过程中,LAC 产率极低,大大降低了生物油中LAC分离提纯的经济性和可行性,严重制约了LAC 进一步高值化应用。因此,如何提高生物质热解过程中LAC 的产率和选择性是亟待解决的关键问题。基于此,本文将对LAC 结构性质、生成机理以及选择性制备方法进行系统的介绍,并对LAC 高选择性制备方法进行展望,以期为LAC 的高选择性制备和高值化利用提供理论依据和技术指导。……

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