草本能源植物培育及催化制备先进液体燃料

摘要：

研究前两年围绕3个关键科学问题开展，取得的进展如下：(1)针对关键科学问题1，围绕解析能源高粱等能源植物能源物质组成和结构，能源物质生物合成及抗逆相关基因的功能和作用机制开展研究，提出了高粱等能源植物中次生细胞壁生物合成调控网络的解析机理；阐明了抗逆性相关基因的功能和作用机制；建立了检测技术平台以及种质遗传多样性的评价体系与方法。(2)针对关键科学问题2，揭示了生物质大分子水热解聚为糖类衍生物的反应机理及产物选择性调控规律；深入解析了酸/碱处理木质素的结构特征，构建了碱溶出木质素过程的动力学模型；提出了微波在木质素氧化与液化解聚过程中的协同促进机制，获得较高的单酚收率。(3)针对关键科学问题3，围绕解聚产物制氢、糖类衍生物制液体烃类/含氧燃料和酚类衍生物制液体烷烃燃料，进行了深入系统地研究。根据Gibbs自由能最小化原理建立了模拟流程，阐明了葡萄糖水溶液的水热气化模型与反应途径。设计制备了高效的Ni/CeO2-Al2O3和Ni/TiO2催化剂，并对其结构与化学性质进行深入分析，该类催化剂在葡萄糖水热制氢反应中的产氢率超过90%，具有较好的稳定性。首次发现了mdtB基因对细菌的抗逆性、生长速率和产氢速率具有重要的影响。创制了强化水相传质与相转移的微液膜反应体系，实现糖类衍生物一步高效转化为平台化合物HMF与C5/C6糖醇；研制了高水热稳定的功能化纳米碳及金属酸性盐催化体系，提高了选择性断键性能；研制了高效过渡金属/介孔-微孔固体酸复合催化体系，揭示了糖醇水相催化合成液体烃燃料的转化机理与产物控制规律；初步建立了糖类衍生物水相催化合成液体烃类燃料的中试验证系统。发展了多种新型的催化剂体系，可协同转化纤维素和半纤维素，实现了糖类衍生物到平台分子（糠醛，HMF和乙酰丙酸）的高效转化，揭示了上述转化过程的反应机理与产物控制机制；设计制备了新型双功能加氢催化剂，研究了水相平台分子HMF加氢氢解为含氧化合物2,5-二甲基呋喃的反应机理、选择性控制规律；制备了高效的氧化催化剂K-OMS-2，阐明了该催化剂上HMF到2,5-呋喃二甲醛的转化规律。发展了从酸水残渣中提取甜高粱木质素的方法，并对其结构进行了表征；在实验室合成了木质素二聚体模型；制备了高效负载型金属催化剂体系，研究了木质素低聚物解聚反应和酚类衍生物制备液体烷烃的反应机理；发展了含钒杂多酸在水/醇混合溶剂体系中催化氧化解聚木质素，获得了含有芳香醛类化合物，研究了Aldol缩合、频哪醇偶联和傅克反应的增碳反应机理，通过催化剂加氢脱氧，实现了由木质素制取C13-C17的液态烃类燃料。

关键词：能源植物、培育、化学催化、先进燃料、基础研究

所属期刊栏目：13

分类号：S68;S60

在线出版日期：2016-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共2页

页码：165-166