中國網/中國發展門戶網訊 （記者 王振紅）木質纖維素是天然界中儲量最豐富的可再生原料，廣泛來源于木材、竹材、秸稈等，重要由纖維素、半纖維素和木質素（簡稱“三素”）組成。記者從中國科學院年夜連化學物理研討所（簡稱“年夜連化物所”）獲悉，近日，王峰研討員團包養隊在木質纖維素三素分離和高值化應用標的目的獲得主要衝破。該團隊針對木質素分離中易發生低值化自縮合等難題，設計并開發了催化木質素芳基化的三素分離（CLAF）技術。應用木質素易縮合的傾向，通過引進具有高親核活性的木質素衍生酚，年夜幅進步木質素發生縮合反應的選擇性。基于CLAF技術提取的芳基化木質素通過催化解聚，可制備環境友愛的可再生雙酚及寡聚酚。聯產的纖維素組分和半纖維素糖可分別轉化為高純消融漿和木糖/糠醛。該戰略源于對木質素自縮合反應本質的新認識，采用催化反應手腕，解決了在木質纖維素綠色精煉過程中三組分高效分離包養網 花圃并高值化應用的難題。該研討結果在助力非石化資源高值化應用的同時，無望彌補我國生物質原料應用不充足、生物質基資料進口依存度高級問題。相關結果于5月29日發表在《天然》雜志上。
木質纖維素三素催化精煉新戰略
據清楚，木質纖維素作為可再生化工原料應用的關鍵難題是，若何高質量地分離三素以獲取規模化應用的原料，供下流轉化應用。例如，在近兩千年歷史的造紙法中，分離出竹、麻、秸稈等中的纖維組分（以纖維素和半纖維素為主）用于造紙；現代化學法制漿造紙中，分離出的纖維素漿約占生物質總量的一半，而占總量20%-30%的木質素發生不成控縮聚，難以高值化應用。作為最具應用價值的可再生碳資源，木質纖維素三素假如無法充足應用，將限制生物質化工發展的經濟性和環境友愛性。
“我們在研討中發現，木質纖維素應用不充足的主要緣由是，木質素在反應過程中不難發生本身縮合，即不成控地構成分子間和分子內的碳碳鍵交聯。這是自然木質素的本征化學特徵，就像五六歲的小孩子，生成充滿獵奇，愛調皮，這是天性。對于木質纖維素，木質素在反應過程中不難自縮合也是天性。”該論文的第一作者李寧介紹道。
解決木質素高值化的新思緒
年夜連化物所的研討團隊從頭思慮了木質素縮合反應的“弊”和“利”，認為利害是相對的，不存在絕對有利的反應或許絕對無害的反應。木質素發生自縮合反應從化學上可歸為芳基化反應，而芳基化反應自己并不是一件“壞事”，與其采用“堵”的方式克制木質素縮合，不如應用木質素包養網比擬結構中存在自縮合反應位點的“優勢”，解決芳基化反應選擇性的問題。是以，該團隊“因勢利導”地引進與木質素結構類似且具有高親核活性的酚類化合物，在分離過程中，酚與木質素發生選擇性芳基化反應，禁止木質素無序自縮合過程。木質素芳基化改性后，消融性顯著進步，可與纖維素、半纖維素組分高效分離，同時保存了本身活性芳基醚結構，更有利于后續催化解聚。
此外，該團隊高度關注本項研討的應用出口，從終端市場角度思慮木質素催化轉化。當前研討中，主流路線是通過定向催化解聚木質素中C–O鍵和C–C鍵天生單酚化合物，而當前熱固樹脂（環氧樹脂）和熱塑樹脂（聚碳酸酯、聚芳酯等）生產的重要酚類原料為雙酚A（BPA），而非單酚化合物。該團隊從產品的終端市場需求出發，明確了直接催化解聚木質素制備雙酚的研討標的目的。基于芳基化木質素的結構特徵，開辟了一條芳基遷移的催化解聚路線，將CLAF處理后的木質素組分直接催化解聚為木質素基雙酚。將此類雙酚與BPA進行初步比較研討，發現其資料學機能基礎相當，其內排泄干擾活性顯著降落，生物平安性可進步100倍以上，具有優良的市場應用遠景。
催化木質素芳基化的三素分離（CLAF）研討思緒
“年夜有可為”的高值化產品
年夜連化物所發展的CLAF技術以木質纖維素為原料，以高品質消融漿、半纖維素糖、木質素雙酚/聚合資料等作為主要出口。消融漿中纖維素純度高達95%以上，可替換棉花，供給紡織原料、藥輔原料等；半纖維素糖可用于效能性糖、糠醛及其衍生物等主要平臺化合物的生產，將有用拓寬半纖維素原料來源；木質素雙酚及寡聚酚，雖暫無規模化應用，現階段的研討結果已經展現出其替換石化基BPA的宏大潛力。作為熱固性聚合物和熱塑性聚合物的主要前體，木質素基雙酚無望在涂料、膠黏劑、通用塑料和工程塑料領域供給可再生和環境友愛的產品計劃。
“我國往年進口了300多萬噸消融漿，進口依存度接近90%；木糖和糠醛類產品的市場需求量有50多萬噸；BPA的國內需求也在400萬噸擺佈。木質纖維素下流產品市場是明確的，現在重要問題是若何經濟、綠色地做好三素分離技術。在這條路上我們需求做的還良多，好比在木質纖維素原料的篩選、反應過程減碳、催化劑和反應器的設計、產品純化分離等方面我們還需求持續創新，不斷衝破。”王峰研討員說。
本任務瞄準新質生產力和低碳社會的發展趨勢，通過三素分離新方式獲得的原料可以下降相關產業對化石資源的依賴。結合我國可再生資源的整體分布趨勢，亟需發展基于當地資源的生物質轉化技術，CLAF三素分離技術可充足應用分歧地區的生物質原料，推動相關產業外鄉化發展。
分離后的產物
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