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综纤维素液相分解体系中呋喃类产物的生成和演变机理研究

批准号:
51476142
项目类别:
面上项目
资助金额:
95.0 万元
负责人:
王树荣
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱玲君、王琦、茹斌、蔡勤杰、王誉蓉、林海周、殷实、张力

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项目成果

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中文摘要
通过生物质制取5-羟甲基糠醛(HMF)和糠醛(FF)等呋喃类平台化合物对于生产生物质基液体燃料具有重要意义,本项目拟采用实验研究与理论计算相结合的方式对综纤维素多介质液相分解体系中HMF/FF的定向生成和演变机理进行研究。首先对提取的综纤维素进行结构表征,针对性选取相应的典型糖单元模化物,在多介质溶剂高压液相反应系统上开展实验研究,考察工况参数、反应介质配比和催化剂对模化物定向分解生成HMF/FF的影响规律,并进一步开展HMF/FF液相深度反应的研究。结合分子动力学与密度泛函理论计算,建立模化物液相分解过程中HMF/FF的生成及其演变机理模型。并开展不同生物质中提取的综纤维素液相分解的定向转化研究,探索综纤维素的结构特征对液相分解过程中HMF/FF生成的影响规律,并结合模化物液相分解机理模型及反应介质和催化剂的影响机制,构建综纤维素液相分解体系中HMF/FF的生成和演变机理途径。
英文摘要
Two furan derivatives, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural (FF), are the platform chemicals, which can be produced from biomass and can be used for the generation of bio-based liquid fuels. This project mainly focuses on the mechanism study of the directional formation and evolution of HMF/FF during the liquid-phase decomposition of holocellulose in a multi-medium reaction system. Based on the structural characterization of the extracted holocellulose, the corresponding model compounds with typical sugar units will be selected for the experimental research in a high-pressure liquid-phase reaction system with multi-mediums. The influences of reaction conditions, ratios of reaction mediums and catalysts on the directional decomposition of model compounds into HMF/FF will be investigated, and the subsequent liquid-phase reaction of HMF/FF will also be studied. Through the calculation of molecular dynamics and density functional theory, a reaction model of the formation and evolution of HMF/FF during liquid-phase decomposition will be established. Finally, the liquid-phase directional conversion of holocellulose extracted from different biomass will be carried out, to investigate the influence of holocellulose structure on the formation of HMF/FF. Additionally, combining with reaction model of liquid-phase decomposition and the influencing mechanism of reaction mediums and catalysts, the formation and evolution pathway of HMF/FF during the holocellulose liquid-phase decomposition will be obtained.
在微损提取生物质综纤维素组分的基础上,确定了各组分的特征官能团分布及组成。根据各组分的结构表征结果,选取了含有综纤维素典型单元的多种代表性模化物,开展了不同反应工况下模化物液相分解生成HMF/FF的实验研究,借助高效液相色谱法(HPLC)对相应的产物分布进行了定量分析。系统研究了所提取的生物质组分在多种不同催化反应体系中的液相分解行为,得出了多介质反应体系中综纤维素的定向转化规律,并进一步探索了有机溶剂效应对综纤维素糖单元构型的调变作用,以及溶剂效应对综纤维素降解生成HMF/FF/LA的影响机制。在深入研究液相产物生成规律的基础上,对源自葡萄糖、木糖和纤维素液相分解所生成的固体副产物腐黑质(humin)进行了结构表征,揭示了其生成机理与其热解典型产物的生成机制。此外,基于分子动力学构建出综纤维素液相分解机理模型,并在多介质反应体系中对综纤维素催化转化制取HMF/FF进行了分子层面的反应转化机理研究,阐明了NaCl、Lewis酸、Brønsted酸等助剂和催化剂对综纤维素液相分解过程中产物分布的影响机理,构建出了多介质液相反应体系中HMF/FF的生成和演变机理途径。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Enhancement of furfural formation from C5 carbohydrates by NaCl in a green reaction system of CO2-water-isopropanol
CO2-水-异丙醇绿色反应体系中 NaCl 促进 C5 碳水化合物形成糠醛
DOI: 10.1002/ese3.173
发表时间: 2017
期刊: Energy Science & Engineering
影响因子: 3.8
作者: [Zhao Yuan, Lin Haizhou, Wang Shurong]
通讯作者: Wang Shurong
Effect of La2O3 replacement on gamma-Al2O3 supported nickel catalysts for acetic acid steam reforming
La2O3 替代对 γ-Al2O3 负载镍催化剂乙酸蒸汽重整的影响
DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.06.147
发表时间: 2017
期刊: International Journal of Hydrogen Energy
影响因子: 7.2
作者: [Wang Meijuan, Zhang Fan, Wang Shurong]
通讯作者: Wang Shurong
Conversion of C5 Carbohydrates into Furfural Catalyzed by SO3H-Functionalized Ionic Liquid in Renewable γ-Valerolactone
SO3H 功能化离子液体在可再生 γ-戊内酯中催化 C5 碳水化合物转化为糠醛
DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b01975
发表时间: 2017-04-01
期刊: ENERGY & FUELS
影响因子: 5.3
作者: [Lin, Haizhou, Chen, Jingping, Wang, Shurong]
通讯作者: Wang, Shurong
CO2 methanation on the catalyst of Ni/MCM-41 promoted with CeO2
CeO2 促进 Ni/MCM-41 催化剂上的 CO2 甲烷化
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.308
发表时间: 2018-06-01
期刊: SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
影响因子: 9.8
作者: [Wang, Xiaoliu, Zhu, Lingjun, Wang, Shurong]
通讯作者: Wang, Shurong
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    熔融盐辅助生物质热解耦合催化提质联产氢气和高性能碳电极材料
    • 批准号:
      52261135626
    • 项目类别:
      国际(地区)合作与交流项目
    • 资助金额:
      200.00万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      王树荣
    • 依托单位:
    基于官能团和分子结构单元的生物质组分耦合热裂解机理研究
    • 批准号:
      51276166
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      王树荣
    • 依托单位:
    生物油选择性转化过程中含氧官能团的定向变换机理研究
    • 批准号:
      50676085
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      28.0万元
    • 批准年份:
      2006
    • 负责人:
      王树荣
    • 依托单位:
    活性纤维素的生成及其演变对生物质热裂解的影响机理
    • 批准号:
      50476057
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      22.0万元
    • 批准年份:
      2004
    • 负责人:
      王树荣
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金