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生物质水相催化转化理论及方法
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TQ032.4
  • 关键词:
  • 成果简介:
    生物质是储量丰富的可再生资源,将其转化为绿色液体燃料和高值化学品,是解决人类清洁能源供给和低碳生活的理想途径之一。在国家973计划、国家自然科学基金等项目资助下,针对生物质聚合结构、热敏性和亲水性的特点,提出了水相催化转化新理论,实现了生物质向交通燃料和高值化学品的高效转化,取得了原创性成果。 主要科学发现如下:(1)阐明了生物质大分子水热定向解聚机理。明析了生物质在水热解聚环境下的结构演变规律及解聚中间产物分布控制的机理。探明了热敏性中间体多相间的传递规律,提出了动态液膜效应理论,设计了氢化去官能团循环水热解聚新工艺及甲基化耦合原位加氢水热解聚木质素新方法,从源头上解决了影响生物质定向转化的热敏性物质解聚与相际输运的科学难题。成果被评价为“优异的性能”、“最高的”“更有效的”、“更高活性的催化剂”、“更温和的转化条件”。(2)提出了解聚产物C-O/C-C选择性断键与偶联的调控机制及催化理论。揭示了糖类和酚类解聚产物水相催化制取烷烃燃料、含氧燃料及化学品的转化机理,构建了强化大分子能量物质传递与反应耦合的微纳受限空间与功能化界面,揭示了催化剂多级孔结构调控能量物质传递与转化的耦合协同机制,形成了水相反应催化剂设计制备理论和四相反应器设计理论。解决了水相催化转化过程的定向性及稳定性等关键难点问题。成果被评价为“选择性断键的关键”、“有效方法”、“廉价的非贵金属催化剂”、“转化条件温和的”。(3)建立了生物质水相催化转化为烃类燃料及化学品的系统理论。提出了水相芳构化新概念,首次在水热体系中实现碳水化合物芳构化转化制芳烃;提出了呋喃类化合物交叉缩合与自缩合增碳异构合成生物航油新路径,构建了低能量密度碳水化合物向高能量密度烷烃燃料的温和高效转化体系,解决了国际上传统生物航油合成路线需要外加化石原料的瓶颈;建立运行了国际首个生物质水相催化合成生物航空燃油中试系统。在水相催化工艺、四相反应器设计及高水热稳定催化剂等方面取得了理论和技术突破,系统能效达36.8%。成果被评价为“航空燃料新合成路线”、“更高效的”、“转化新过程”、“首次报道”。 该项目共发表98论文,其中SCI论文70篇,SCI他引1407次;10篇代表性论文SCI他引271次。相关核心技术已获授权的国家发明专利4项。项目负责人主持完成的国家973计划等项目形成的相关理论促进了水相催化及工程热物理交叉学科的发展。成果被欧美加中日等多国院士及学者在Chem Rev、Nature子刊、Chem Soc Rev及Energy Environ Sci等广泛引用。培养了国家万人计划、百千万人才工程国家级人才及创新人才推进计划等高层次人才。获2016年度联合国工业发展组织评选的“蓝天奖”。
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