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研究發(fā)現(xiàn)太陽能驅(qū)動生物質(zhì)全利用新方法

時間:2018-10-19 22:58 作者:bspower 分享到:

廈門大學教授王野課題組和程俊課題組合作,發(fā)現(xiàn)并利用量子點催化劑對木質(zhì)素特定化學鍵的高效活化性能,首次實現(xiàn)了可見光照射下原生木質(zhì)素在溫和條件下的完全轉(zhuǎn)化。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然—催化》。

木質(zhì)素是自然界儲量最豐富的芳香化合物之源,其化學鍵鏈結(jié)構(gòu)中β-O-4鍵占60%,選擇性地切斷該鍵是獲得高值芳香化合物單體的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn),可見光照射下,CdS納米粒子在室溫條件下即可高效催化木質(zhì)素模型分子中β-O-4的斷鍵,其效率高于傳統(tǒng)的高溫熱催化體系。

然而,當以真實生物質(zhì)(樺木)為原料時,CdS納米粒子基本無法催化轉(zhuǎn)化其中的原生木質(zhì)素。其主要原因是原生木質(zhì)素在溫和條件下幾乎不溶于任何溶劑,使得反應(yīng)物(原生木質(zhì)素)和多相催化劑無法實現(xiàn)分子水平上的有效接觸。

研究人員發(fā)現(xiàn)并充分利用了CdS納米粒子量子點的膠體特性,通過調(diào)節(jié)量子點的表面活性劑和所使用的溶劑,使量子點高分散或近似溶于溶劑中。結(jié)果顯示,在可見光照射下,得到了84%的理論芳香化合物單體產(chǎn)率。進一步通過弱酸催化水解半纖維素,獲得84%的木糖產(chǎn)率;通過酶解纖維素,獲得91%的葡萄糖產(chǎn)率,最終實現(xiàn)了木質(zhì)纖維素的全利用。

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