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据Nature期刊网站消息,5月29日,中科院大连化学物理研究所的王峰研究员团队针对木质素分离中易发生低值化自缩合的难题,设计并开发了催化木质素芳基化的三素分离(CLAF)技术,不仅实现了木质纤维素绿色精炼过程中三组分的高效分离,还促进了其高值化利用,为行业带来了重大突破。相关研究成果发表在《Nature》期刊上。
木质纤维素是自然界中储量最丰富的可再生原料,广泛来源于木材、竹材、秸秆等,主要由纤维素、半纤维素和木质素(简称“三素”)组成。如何高质量地分离三素以获取易于规模化利用的原料,是木质素作为可再生化工原料使用的关键难题。在现代化学法制浆造纸过程中,通过酸、碱等化学处理方式,可实现木质素、半纤维素和纤维素组分的部分分离,纤维素纸浆仅约占生物质总量的一半,而占总量20%至30%的木质素发生不可控缩聚,难以完全与纸浆分离,并导致木质素的催化反应活性大幅降低,通常作为工业废料直接燃烧。为了解决木质素缩聚问题,王峰研究员团队“因势利导”地引入与木质素结构类似且具有高亲核活性的单酚化合物,在三素分离过程中,单酚与木质素发生选择性芳基化反应,阻止木质素发生无序自缩合。木质素芳基化改性后,溶解性显著提高,可与纤维素、半纤维素组分高效分离,同时保留了自身活性芳基醚结构,更有利于后续催化解聚。此外,该团队从产品的终端市场需求出发,开辟了芳基化木质素催化解聚为木质素基双酚的路线,并通过实验对比展现了其替代石化基双酚的巨大潜力。该研究成果在助力非石化资源高值化利用的同时,有望解决我国生物质原料利用不充分、生物质基材料高度依赖进口等问题。
来源:报告中心供稿
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