纤维素催化加氢制备生物基化合物的研究进展

纤维素是自然界中广泛存在的生物质资源,以纤维素为原料催化加氢制备生物基化合物是纤维素利用的重要方向。简述了纤维素的化学结构及其催化加氢反应机理;详述了纤维素的催化加氢及其所用固体金属催化剂的研究进展;纤维素催化加氢可制备C2~C6糖醇类化合物,主要采用金属催化剂,如贵金属、镍基及钨基催化剂,对比了催化剂活性组分负载于不同载体时对催化剂活性的影响;指出催化加氢将是纤维素应用研究的热点,开发高催化活性的双功能催化剂将是今后催化剂研究的重点方向。     

5-羟甲基糠醛催化氢化制备2,5-呋喃二甲醇的研究进展

2,5-呋喃二甲醇（BHMF）在合成树脂、药物等方面具有重要应用。随着化石资源的日益缩减,由可再生的生物质基平台分子5-羟甲基糠醛（HMF）催化制备BHMF引起人们的广泛关注。本文在总结了HMF及BHMF物化性质的基础上,介绍了HMF在分子氢、醇类、甲酸3种不同的氢供体中催化加氢制备BHMF的研究近况,总结了贵金属、非贵金属、双金属或多金属协同催化体系在该加氢反应中的应用进展,同时分析了反应过程中温度、时间、催化剂载体、反应溶剂种类及酸值等因素对HMF转化率及BHMF得率的影响。最后对HMF催化转化制备BHMF的研究前景进行了总结和展望,提出了使用醇类代替氢气作为氢供体,开发非贵金属及金属协同催化体系将是该选择性氢化反应的重要研究方向之一。     

金属基离子液体催化生物质转化研究进展

生物质是自然界中含量丰富且唯一可再生的有机碳资源,可以经过化学反应转化为高附加值碳基化学品和燃料,被认为是传统化石资源的理想替代品。催化材料的设计开发是生物质资源开发和利用的关键所在,离子液体因其独特的可设计性,在生物质资源利用过程中得到广泛应用。鉴于金属活性中心的催化活性以及离子液体的可设计性,将金属活性中心引入离子液体中制备金属基离子液体催化剂在生物质领域受到广泛关注,并取得一定进展。基于上述背景,本文综述了近年来金属基离子液体催化剂在生物质催化转化过程中的研究进展,重点介绍金属氯化物型、多金属氧酸盐型金属基离子液体在生物质基碳水化合物、木质素催化转化制备平台化学品,以及油脂催化（转）酯化制备生物柴油方面的研究进展;同时还综述了金属螯合物型金属基离子液体以及离子液体金属盐在生物质催化转化方面的研究工作。此外,对金属基离子液体在生物质资源方面的应用进行了总结和展望,并对金属基离子液体催化剂的设计提出建议,以期有助于生物质资源的开发和利用。     

苯胺和甲苯二胺本质安全合成技术研究进展

针对目前硝基苯、二硝基甲苯催化加氢生产苯胺、甲苯二胺工艺存在的安全隐患和催化剂金属原子利用率低等问题,基于原子尺度金属催化剂和液相有机氢载体构建具有本质安全、环境友好及贵金属减量化等特征的硝基苯、二硝基甲苯催化加氢反应体系。介绍了不锈钢基单原子铂金属催化剂制备方法及在硝基苯加氢反应中的应用,异丙醇为氢源的二硝基甲苯加氢-异丙醇脱氢耦合液相反应催化剂及合成甲苯二胺反应性能,活性金属烧结膜反应器及液相微连续流催化加氢合成苯胺、甲苯二胺反应性能,以及锆基材质上纳米管(坑)阵列铂催化剂制备及合成甲苯二胺反应性能等方面的研究结果;为苯胺、甲苯二胺的绿色安全生产提供了基础。     

平台化合物乙酰丙酸酯的合成研究进展

生物质被认为是世界上最丰富的可再生资源,对其进行高值化利用有助于绿色能源发展。生物质可高效转化为生物质基平台化合物——乙酰丙酸酯,并进一步制备高附加值化学品。本文详细介绍了传统的乙酰丙酸酯化法及生物质直接催化醇解法、糠醇醇解法制备乙酰丙酸酯的最新研究进展,指出催化剂的性能、反应原料、反应物物质的量比、反应时间和温度等都是影响反应的重要参数。详细综述了液体酸催化剂、固体酸催化剂、混酸催化剂及金属盐催化剂等不同体系催化制备乙酰丙酸酯的最新研究进展。总结比较了3种制备方法的优势和不足,并根据现有转化方法中仍存在着的原料的选择和预处理、反应过程复杂且副产物难控制以及催化剂成本较高、催化效率低、腐蚀设备、难回收等问题,对未来研究方向提出展望。     

石墨烯基材料在生物质催化转化中的应用

阐述了石墨烯基材料在生物质催化转化为重要化工中间体中的应用研究进展。介绍了石墨烯及其衍生物的结构特征,总结了石墨烯基材料直接作为催化剂和作为载体负载磺酸基、单金属、双金属及金属有机骨架材料在催化生物质转化为高附加值化学品的具体应用与催化反应机理。     

碱土金属氧化物基催化剂催化热解生物质研究进展

快速热解是生物质高效转化利用的重要方法之一,然而其目标产物生物油因含氧量高、组分复杂等不足而难以直接利用。通过在热解体系中引入碱土金属氧化物基催化剂,可以将热解产物中的氧元素以CO₂和H₂O等方式脱除,从而实现生物油品质的提升。总结了典型碱土金属氧化物基催化剂对生物质催化热解过程中发生的酮基化、羟醛缩合、开环和侧链断裂反应及机理,讨论了催化剂类型（CaO、MgO、基于碱土金属氧化物的分子筛和活性炭等）、生物质原料、温度、催化剂用量、停留时间、催化方式、催化剂失活等因素对生物油产率与品质的影响,并对生物质催化热解制备高品质生物油及其应用进行了展望。     

负载型Ru催化剂在乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯中的应用研究进展

生物质由于其储量丰富、来源广泛、价格低廉等优点,成为可再生燃料和化学品的主要来源。在众多的生物质基化学品中,γ-戊内酯(GVL)是一种重要的平台化合物,可由乙酰丙酸(LA)催化加氢制得。Ru催化剂在乙酰丙酸选择性加氢制备γ-戊内酯中具有良好的催化性能。对负载型Ru催化剂催化LA制备GVL的研究进展进行了总结。     

生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展

基于生物质焦油的组成特性、危害及其处理方法,简单介绍了生物质焦油催化裂解脱除的机理及近年来的研究进展,重点阐述了生物质炭对焦油的催化转化机理（主要涉及裂解、重整和缩合3种反应）、生物质炭对焦油的吸附和重整作用,以及在催化转化过程中,生物质炭的催化性能受原料、裂解温度、加热速率和停留时间等因素的影响。通过分析生物质炭改性后的性能变化,发现生物质炭中添加金属助剂或经结构改性后具有高效催化裂解焦油的潜力,为进一步研发低成本复合型催化剂提供了方向。     

金属氮化物/碳化物催化剂加氢性能研究进展

介绍了过渡金属氮化物/碳化物独特的晶体结构和电子性能及其与催化性能的内在联系。综述了过渡金属氮化物/碳化物在涉氢反应中催化加氢机理的研究进展,以及过渡金属氮化物/碳化物在加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)和其他涉氢反应中的应用。与传统的过渡金属硫化物催化剂相比,过渡金属氮化物/碳化物具有更加优异的氢吸附、活化和转移能力。     

糠醛一锅法制备γ-戊内酯的多相催化研究进展

γ-戊内酯(GVL)是一种重要的生物质平台化合物, 可以用作绿色溶剂、聚合物前体、燃料和燃料添加剂等, 催化转化生物质制备GVL是资源化利用生物质和缓解资源、能源危机的重要途径之一。糠醛经麦尓外因-彭多夫-沃莱(MPV)还原一锅制备GVL具有操作简单、经济环保、安全可靠等优点, 是GVL合成研究领域极具工业化潜质的路线, 受到学术界和工业界的广泛关注。本文阐述了糠醛转化为GVL各步所需Brønsted酸(B酸)和Lewis酸(L酸)催化活性中心, 从催化剂构筑方法、载体结构等方面总结了糠醛一锅法制备GVL的高效固体催化剂。发现水热稳定且具有良好传质效果的分子筛(如beta分子筛、ZSM-5分子筛等)是该反应中常用的载体, 以及通过分子筛脱Al改性, 或引入具有L酸位的Zr、Hf化合物、具有B酸位的磷钨酸(HPW)等活性中心是构筑该反应的高效双功能催化剂的常用手段。并对催化剂失活的原因和再生方法进行了总结, 分析了溶剂、温度等催化反应条件对反应活性的影响, 同时还对设计该反应的新型高效催化提出了建议。     

铑催化剂催化烯烃不对称加氢反应研究进展

不对称催化氢化反应具有完美的原子经济性和清洁高效等特点,是最受青睐的不对称合成方法之一。C=C、C=O、C=N的不对称加氢反应仍主要依赖过渡金属催化剂。过渡金属催化剂,尤其是铑催化剂,催化碳碳双键的不对称加氢反应仍是一个不断发展的领域。本文对近年来利用铑催化剂催化烯烃进行不对称氢化反应的研究进展进行了综述,着重介绍了铑-双膦配体催化体系催化烯烃不对称加氢反应的催化机理,以及铑催化剂在烯胺、不饱和羧酸及衍生物、烯醇酯和非官能团烯烃不对称氢化中的应用,并通过对现有文献的总结指出了今后铑催化剂催化烯烃氢化反应的研究重点,即:①铑-单膦配体催化烯烃不对称氢化反应的作用机理须待提出;②非官能化底物不对称催化氢化反应的手性配体亟待拓宽。     

α,β-不饱和醛/酮中双键选择性加氢催化剂的研究进展

α,β-不饱和醛/酮中双键选择性加氢制备相应的饱和醛/酮是一类重要的精细化工反应,高选择性催化剂的设计和制备是实现该类反应工业化的关键。从活性金属、助剂和载体材料等方面综述了国内外α,β-不饱和醛/酮中双键选择性加氢催化剂的研究进展,并且从反应物分子在金属活性位上的吸附模型和空间位阻效应等方面理论上阐释了活性金属种类、金属粒径等影响α,β-不饱和醛/酮中双键加氢选择性的本质原因。对近期α,β-不饱和醛/酮选择性加氢制备相应饱和醛/酮反应工艺方面的研究进展进行了评述。     

CFC-12催化加氢制备HFC-32的研究

探索了二氟二氯甲烷(CFC-12)催化加氢制备HFC-32的方法.比较了不同贵金属催化剂及催化剂载体对加氢反应的影响,结果表明Pd/C催化剂对CFC-12的转化率和HFC-32的选择性都要优于其它的催化剂.研究了助剂Th对Pd/C催化剂性能的影响,发现添加一定量的Th可有效改善HFC-32的选择性,但过多的Th将导致CFC-12转化率的下降.该法为实现CFC-12无害化处理提供了一条可行的途径.     

生物质热解利用中主要催化剂的研究进展

催化热解目前逐渐成为生物质转化利用技术的主要研究方向,相比常规热解,催化热解可以对生物油进行有效提质并且定向产生高值化产品。本文通过对近年来新兴的催化剂进行综述,包括分子筛类催化剂（ZSM-5、HZSM-5、USY等）、炭基催化剂、金属氧化物、白云石、整体式催化剂等,了解了目前生物质热解利用中催化剂领域内的最新研究进展。文中指出,良好的催化剂是保证反应顺利进行的关键,不同催化剂定向产生的高值化产品也有所不同,因此催化剂的正确选择对于生物油的提质起着重大作用。根据目前领域内所研究内容,本文还对各类催化剂的优缺点、产物特性进行了详细比较,并针对该技术现有问题提出了部分建议并进行展望,为以后生物质热解领域催化剂的研究提供了重要的理论依据。     

生物质油催化加氢脱氧（HDO）反应机理及催化剂研究进展

对近年来生物质油催化加氢脱氧催化剂的制备、催化性能和反应机理的研究进展进行了整理总结。重点对贵金属催化剂、过渡金属催化剂和硫、氮、碳、磷等金属化合物催化剂的制备方法、催化性能和作用机理进行了概述，并分析了加氢脱氧催化剂的失活原因，同时提出生物质油加氢脱氧反应催化剂的未来发展方向：三维有序大孔（3DOM）钙钛矿氧化物的应用可能在提高催化剂的催化性能有作用。     

草酸酯催化加氢制备乙二醇研究进展

综述了近年来碳一合成路线中草酸酯催化加氢制备乙二醇的研究进展。分别介绍了以Ru等贵金属催化剂为主的液相均相加氢法和以铜基催化剂为主的非均相气相或液相加氢法,详细介绍了各类催化剂在草酸酯催化加氢方面的特点。并且就目前国内外对草酸酯氢化动力学方面的研究予以总结,给出了草酸酯加氢过程典型的动力学过程。最后比较了分别以草酸二甲酯和草酸二乙酯为原料路线的优缺点。