近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所王峰研究團隊在生物質(zhì)制氫和柴油領(lǐng)域的研究取得新進展,成功實現(xiàn)了生物質(zhì)完全利用制備氫氣和柴油。相關(guān)成果發(fā)表在《自然-能源》(Nature Energy)上。
光催化生物質(zhì)制氫是一種有潛力的制氫方式。目前生物質(zhì)制氫后通常被轉(zhuǎn)化成了組分更復(fù)雜、更難以解聚的產(chǎn)物而成為廢棄物,因此,科學(xué)家嘗試在制氫的同時,把生物質(zhì)選擇性地轉(zhuǎn)化成化學(xué)品或油品,降低產(chǎn)物生成的成本,并實現(xiàn)生物質(zhì)的完全利用。
該團隊利用可見光催化無氫受體的脫氫C-C 偶聯(lián)反應(yīng)(ADC)和自由基的共振特性,將木質(zhì)纖維素下游產(chǎn)物2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃轉(zhuǎn)化為組分非常豐富的柴油前驅(qū)物,該過程同時產(chǎn)生了同等量的氫氣。該柴油前驅(qū)物組分為呋喃類化合物,包含的碳數(shù)范圍為C10~C12和C15~C18,并同時含有直鏈和支鏈烷烴的前驅(qū)物。該柴油前驅(qū)物加氫脫氧后可以得到相應(yīng)的烷烴組成的柴油,該類柴油86 %以上的組分為直鏈和帶一個支鏈的烷烴,與石油來源柴油中鏈烷烴結(jié)構(gòu)相近。實驗表明,產(chǎn)生的氫氣可以單獨使用,也可以用于加氫脫氧反應(yīng),從而減少該過程氫氣的使用。