综述:低共熔溶剂预处理提高木质素热解效率生产酚类化合物的研究进展

【字体: 时间:2025年09月07日 来源:Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 6.2

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了低共熔溶剂(DES)预处理木质素(DESPL)的热解机制及其酚类化合物生成潜力,揭示了DES通过氢键作用选择性解构木质素β-O-4键的特性,为生物基芳香化学品生产提供了绿色溶剂(HBA/HBD)与热催化协同的创新策略。

  

概述

低共熔溶剂(DES)作为21世纪绿色化学的代表性溶剂,由氢键受体(HBA)与氢键供体(HBD)按特定摩尔比混合而成,其独特的氢键网络结构赋予木质素高效解聚能力。研究表明,胆碱氯/尿素型DES对木质素β-O-4键的断裂效率可达传统离子液体的1.8倍。

木质素分馏进展

DES通过破坏木质素中G/S/H型苯丙烷单元的C-O-C键(如β-O-4、α-O-4)实现选择性提取。以乳酸/胆碱氯(2:1)预处理杨木木质素为例,其酚羟基含量提升37%,且再生DES循环5次后仍保持92%的脱木质素率。

热解产酚机制

DESPL热解时,愈创木酚(G型)和紫丁香酚(S型)的生成路径受DES预处理深度调控。分子动力学模拟显示,DES中Cl-可催化β-O-4键均裂,使4-乙烯基苯酚产率提高至214 mg/g(较未处理样品提升63%)。

计算模型突破

量子化学计算证实,DES的HBD组分(如甘油)能与木质素苯环形成π-π堆积,降低Caryl-O键解离能至268 kJ/mol,此为实验观测到酚类产物选择性提升的关键理论依据。

未来挑战

当前DESPL技术仍面临木质素缩合结构控制、DES回收能耗较高等瓶颈。最新研究提出微波辅助DES解聚与原位加氢联用策略,有望将苯二酚类化合物收率提升至理论值的89%。

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