新型生物質(zhì)能源催化劑高效穩(wěn)定

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所日前在生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化方面取得新進(jìn)展，科研人員制備出一種高度分散的銅基催化劑，為實(shí)現(xiàn)將生物質(zhì)資源低成本轉(zhuǎn)化為生物油和化工產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。國(guó)際材料領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《SMALL》發(fā)表了該成果。
　　該銅基催化劑制備方法簡(jiǎn)便、綠色、易于放大，在不同條件下將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品2-甲氧基-4-甲基苯酚(MMP)的轉(zhuǎn)化率和選擇性均達(dá)到較高水平，且具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。
　　隨著化石能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，生物質(zhì)作為一種儲(chǔ)量豐富的可再生資源已成為代替化石能源的“寵兒”，但由于其含氧量較高，不能直接代替化石燃料。加氫脫氧(選擇性加氫)被公認(rèn)為是提高生物質(zhì)燃料品質(zhì)及獲取高附加值化學(xué)品最有效的方法。香蘭素(3-甲氧基-4-羥基苯甲醛)作為木質(zhì)素中一種重要的芳香單體，將其轉(zhuǎn)化為含氧量更低的高附加值化學(xué)品MMP已引起廣大科研者的興趣，并相繼開(kāi)展了對(duì)香蘭素選擇性加氫的研究工作。但目前加氫催化劑活性組分仍依賴(lài)于貴金屬鈀、鉑、金、釕等，由于貴金屬儲(chǔ)量低、成本高，嚴(yán)重限制了規(guī)模化應(yīng)用，因此制備高效穩(wěn)定且具有高選擇性的非貴金屬催化劑成為當(dāng)前生物質(zhì)能源研究的熱點(diǎn)。
　　固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心科研人員采用一步碳熱還原法制備出高度分散的銅基催化劑。這種催化劑由直徑為20~30納米的銅納米顆粒均勻鑲嵌于碳基體中。研究人員發(fā)現(xiàn)，這一催化劑無(wú)論是在水相加氫還是轉(zhuǎn)移加氫過(guò)程中均具有最佳的催化活性和選擇性。他們對(duì)該催化劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在120℃、2.0MPa H2條件下，銅基催化劑可將香蘭素在水相加氫為MMP，轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.9%，選擇性可達(dá)93.2%;在180℃、2.0MPa N2條件下，銅基催化劑可將香蘭素在異丙醇中轉(zhuǎn)移加氫為MMP，轉(zhuǎn)化率和選擇性分別可達(dá)99.8%和99.1%，且催化劑具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。