能源和環(huán)境的和諧發(fā)展是社會(huì)進(jìn)步的必然趨勢(shì)，構(gòu)建清潔低碳且安全高效的能源及化工體系是新時(shí)代削弱負(fù)環(huán)境效應(yīng)和能源發(fā)展的重要措施。生物質(zhì)是唯一可替代石油獲取液體燃料和化學(xué)品的可再生資源，其開(kāi)發(fā)利用契合我國(guó)創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)的新能源發(fā)展戰(zhàn)略，有助于“碳中和”目標(biāo)的達(dá)成。我國(guó)是糠醛的生產(chǎn)大國(guó)，產(chǎn)能約占世界的80%，主要由農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)如玉米芯、甘蔗渣、棉籽殼以及農(nóng)副產(chǎn)品加工下腳料中的聚戊糖成分經(jīng)酸水解產(chǎn)生。目前國(guó)內(nèi)的糠醛產(chǎn)能相對(duì)過(guò)剩，因此對(duì)其進(jìn)行提質(zhì)轉(zhuǎn)化制備液體燃料和高值工業(yè)化學(xué)品具有重要戰(zhàn)略意義。
γ-戊內(nèi)酯是一種先進(jìn)的新能源化學(xué)品，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，可作為燃料添加劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑、有機(jī)溶劑、以及生產(chǎn)烯烴和聚合物的前驅(qū)體。生物質(zhì)化工團(tuán)隊(duì)以糠醛為反應(yīng)原料，采用共沉淀-浸漬法制備的Lewis和Br?nsted酸位點(diǎn)可調(diào)的磁性鋯基介孔分子篩作為多功能催化劑（記為Fe3O4/ZrO2@MCM-41），整合兩步加氫反應(yīng)和一步醇解反應(yīng)，利用“一鍋法”策略在無(wú)外源氫氣條件下實(shí)現(xiàn)了糠醛直接到γ-戊內(nèi)酯的綠色高效轉(zhuǎn)化，γ-戊內(nèi)酯得率高達(dá)85%。所開(kāi)發(fā)的催化劑同時(shí)具有優(yōu)異的磁學(xué)性能，使用后易于通過(guò)外加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高效回收，并在多次重復(fù)使用中保持穩(wěn)定的催化活性。該研究為生物質(zhì)基糠醛催化提質(zhì)制備γ-戊內(nèi)酯提供了綠色高效合成新途徑。
相關(guān)成果以“Magnetic Fe3O4nanoparticles and ZrO2-doped mesoporous MCM-41 as a monolithic multifunctional catalyst for γ-valerolactone production directly from furfural”為題發(fā)表在能源化工領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Fuel上。論文的第一作者為我院2016級(jí)碩士研究生高雪影（現(xiàn)為北京林業(yè)大學(xué)博士生），通訊作者為彭林才教授和張俊華教授，通訊單位為昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（22078139, 22068022, 21965018）以及云南省高層次人才支持計(jì)劃青年拔尖人才的資助。
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