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研究发现太阳能驱动生物质全利用新方法
来源:中国科学报 发布时间:2018-10-19

   厦门大学教授王野课题组和程俊课题组合作,发现并利用量子点催化剂对木质素特定化学键的高效活化性能,首次实现了可见光照射下原生木质素在温和条件下的完全转化。相关成果近日在线发表于《自然—催化》。

  木质素是自然界储量最丰富的芳香化合物之源,其化学键链结构中β-O-4键占60%,选择性地切断该键是获得高值芳香化合物单体的关键。研究发现,可见光照射下,CdS纳米粒子在室温条件下即可高效催化木质素模型分子中β-O-4的断键,其效率高于传统的高温热催化体系。

  然而,当以真实生物质(桦木)为原料时,CdS纳米粒子基本无法催化转化其中的原生木质素。其主要原因是原生木质素在温和条件下几乎不溶于任何溶剂,使得反应物(原生木质素)和多相催化剂无法实现分子水平上的有效接触。

  研究人员发现并充分利用了CdS纳米粒子量子点的胶体特性,通过调节量子点的表面活性剂和所使用的溶剂,使量子点高分散或近似溶于溶剂中。结果显示,在可见光照射下,得到了84%的理论芳香化合物单体产率。进一步通过弱酸催化水解半纤维素,获得84%的木糖产率;通过酶解纤维素,获得91%的葡萄糖产率,最终实现了木质纤维素的全利用。

  相关论文信息:DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-018-0148-8


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