石墨烯基催化剂用于生物质转化的研究进展

在介绍石墨烯基催化剂的结构和性质的基础上,重点综述了石墨烯基催化剂在催化生物质转化为高附加值化学品方面的最新研究进展,并展望了其在Pickering乳液界面催化体系中的应用前景。     

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。     

锆/铪基催化剂催化转移加氢反应的研究进展

催化转化是可再生生物质资源利用的重要途径,高效催化剂的构建是生物质及其衍生物催化转化的关键环节。生物质衍生羰基类化合物加氢转化为醇或酯类化合物是生物质催化转化利用过程中重要的反应步骤。由于氢转移加氢反应过程具有反应条件温和的优点,因此非均相氢转移加氢催化剂在羰基类生物质平台分子转化中得到广泛应用。过渡金属锆、铪是常用的氢转移加氢反应活性金属。围绕不同锆/铪基氢转移催化剂的制备及其在生物质平台分子加氢转化反应中的应用进行综述。简要介绍了锆、铪氢转移催化剂的制备方法,详细介绍锆氧化物或氢氧化物、不同配体（羟基、羧酸、膦酸、磺酸、钨酸、胺类、有机金属骨架、沸石分子筛）配位锆/铪基催化剂、双金属催化剂,并对比分析它们的催化性能、循环稳定性和结构机理,最后对生物质氢转移加氢催化转化及其催化剂构建发展趋势进行了展望。     

生物质基石墨烯的制备及应用研究进展

综述了生物质基石墨烯的研究进展,阐述了国内外生物质能源的发展利用现状和生物质基石墨烯的原料拓展,总结了生物质基石墨烯的主要制备方法和应用现状,展望了生物质基石墨烯材料的前景及意义。     

生物质炭基材料在有机催化转化中的应用

近年来,生物质因具有富碳可再生、储量丰富、环境友好、价格低廉等特点被作为原料广泛应用于制备生物质炭基材料。本文综述了以生物质为原料衍生炭基材料作为催化剂在有机转化反应中的相关研究进展,重点介绍了杂原子掺杂、金属杂化策略所制备炭基催化材料在液相催化加氢、氧化、偶联等有机转化反应中的催化性能,进而阐明了炭基催化剂与催化活性之间的构效关系。最后,本文总结了生物质炭基催化剂在有机催化反应中的优势,指出了目前生物质衍生炭基催化剂材料合成和有机转化研究领域面临的挑战,并对此领域的未来发展趋势进行了分析与展望。     

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。     

生物质基固体酸催化剂的制备及其催化糖转化性能的研究

采用松果壳、花生壳、核桃壳及玉米秸秆等自然生物质为原料,通过不完全碳化-浓硫酸磺化两步制备生物质基固体酸催化剂,并将其用于油浴加热及微波条件下催化单糖转化为呋喃平台化合物实验中,两种加热方式下(150℃油浴8h,160℃微波辅助10 min),获得的糠醛及5-羟甲基糠醛的收率作为其催化性能的评价指标.果糖转化实验中显示四种催化剂获得5-羟甲基糠醛的能力无明显差异,5-羟甲基糠醛收率均在70％左右.催化木糖及葡萄糖的活性均表现为核桃壳SC＞松果壳SC＞玉米秸秆SC＞花生壳SC,其中核桃壳SC催化木糖制备糠醛收率可达55.38％,催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛收率可达23.31％.     

生物质基含氧化合物在过渡金属碳化物上加氢脱氧研究进展

过渡金属碳化物由母体金属化合物经渗碳反应而形成,具有多变的结构组成和类贵金属的电子性质,是一类具有广泛应用前景的廉价催化材料,在催化加氢、加氢脱氧（hydrodeoxygenation,简写为HDO）和氢解等诸多重要催化反应中表现出优异的性能。近年来,对过渡金属碳化物的研究及其催化应用取得显著进展,但由于其固有的复杂性如相组成、表面缺陷与物种等导致构效关联等科学问题尚不清晰,仍有待进一步研究。本文综述了近年来过渡金属碳化物在生物质热解油中代表性含氧化合物HDO制备燃料和高附加值化学品中的研究进展,在分析了代表性含氧化合物反应路径的基础上,重点介绍了过渡金属碳化物的设计与合成策略及其结构与HDO催化性能关联,并展望了过渡金属碳化物作为生物质基含氧化合物HDO催化材料的研发方向与发展前景。     

石墨烯材料在催化剂中应用功能综述

石墨烯和其衍生物(氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和掺杂石墨烯等)以独特的物理性质和可调变的表面化学性质在催化领域有巨大的应用潜力。首先简述石墨烯及其衍生物的制备方法和材料特性,接着归纳该材料在催化剂开发与应用中的研究情况,重点阐述石墨烯材料在催化剂中若干功能,包括作为载体负载金属/金属氧化物活性组分或嫁接有机官能团,作为结构助剂调变催化剂微结构,作为电子助剂调变活性组分电子特性,增强半导体材料的光催化功能,在催化剂的制备和分离过程中发挥可调变的两亲性作用,以及直接用作碳催化剂或无金属催化剂,并对石墨烯材料在催化领域的发展前景进行展望。     

不同金属催化体系下催化糠醛制备2-甲基呋喃

近年来,由糠醛催化转化为2-甲基呋喃的反应引起了广大研究者的关注,很多新颖的催化剂体系及研究成果脱颖而出。本文从贵金属(如Pd-,Pt-,Ru-等)催化体系和非贵金属(如Cu-和Ni-)催化体系的角度来综述生物质基糠醛制备2-甲基呋喃反应体系的研究进展。指出了当前研究的局限性以及对未来的研究重点进行了展望,以期为相关研究提供参考。     

糠醛生产催化剂的研究进展

糠醛是一种以生物质为原料制备的绿色化工中间体,在化工生产的各个领域广泛应用。综述了不同催化剂在糠醛生产中的应用进展,探讨了各种催化剂的优缺点,并对生物质催化转化制备糠醛进行了展望。     

碳基功能材料的制备及其在锂空气电池中的应用

碳材料的研究开发是电化学能源存储技术发展和应用的关键之一,新型碳材料具有原料丰富、成本低廉、比表面积大、导电性优异、化学性能稳定等优点,被广泛地应用于诸如环境修复、电化学及生物医学等领域,备受国内外专家、学者的关注.综述了碳基功能材料在锂空气电池中的发展历程,针对碳材料的两种典型代表石墨烯和生物质衍生碳的制备及改性研究进行了详细介绍.讨论了石墨烯的元素掺杂改性,并阐述了金属及金属氧化物负载对锂空气电池的性能提升;探讨生物质衍生碳具有N、P、S等元素的自掺杂效应及其结构的纳米化和优化制备工艺对催化性能的影响.分别对两种碳材料的优势进行了分析,对面临的挑战进行了总结.     

石墨烯基催化剂的研究进展

近年来,二维石墨烯由于其独特的热、电和光学性能而引起极大的关注。理论上,石墨烯具有高的比表面积,使其非常适于用作许多材料的理想载体。石墨烯是非常受欢迎的纳米材料,研究人员利用石墨烯非凡的性质将其与不同材料进行复合得到性质各异的复合材料并应用于各个领域。本文阐述了石墨烯基复合材料在催化领域的研究进展概况,特别是在光催化和电催化领域,介绍了近三年石墨烯基复合材料在催化方面取得的成果,分析了其特性、制备方法及物质间的相互作用等因素对催化性能的影响。指出了石墨烯基复合材料目前在催化领域存在的问题及未来发展的方向,期望为石墨烯基材料在催化剂方面的应用提供参考。     

5-羟甲基糠醛与乙酰丙酸制备生物基化学品的研究进展

综述了生物质基平台分子5-羟甲基糠醛及乙酰丙酸转化制备多种化学品的研究进展,主要包括5-羟甲基糠醛转化为2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲醛、2,5-二甲基呋喃的过程以及乙酰丙酸转化为酯类、酸类、吡咯烷酮及双酚酸。简要介绍了这几种生物基化学品的用途、生产工艺以及其中存在的问题,旨在为发展从生物质平台分子制备生物基化学品的工业生产提供指导意义。     

生物质基石墨烯复合材料的综述

近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性,在学术界备受广泛关注。石墨烯与生物质分子之间能够通过共价或非共价作用（氢键、π-π作用、静电作用等）进行复合。这些相互作用既增加了石墨烯在生物质中的溶解性或分散性,也可以提高复合材料的性能,从而拓展其功能。本文综述了石墨烯的制备方法及生物质基石墨烯复合材料的制备及应用,并展望了生物质基石墨烯纳米材料的前景及意义。     

石墨烯复合材料的研究及其应用

综述了石墨烯复合材料的结构和分类,主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料,并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。     

核壳型石墨烯金属纳米复合材料的研究进展

介绍了石墨烯、石墨烯复合材料及核壳型石墨烯金属纳米复合材料的性质及用途,分析了核壳型石墨烯金属纳米复合材料在小分子生物、电化学、催化、防腐、吸附、导热材料等领域的应用前景,综述了核壳结构的石墨烯金属纳米复合材料的研究进展、合成方法及应用机理,展望了核壳型石墨烯金属纳米复合材料在处理水体污染和电化学传感器检测领域的发展前景。     

生物质化学品5-乙氧基甲基糠醛的催化合成进展

5-乙氧基甲基糠醛（5-EMF）被认为是新一代具有重要潜力的生物质液体燃料和精细化学品。概括和总结了近年来以生物质及其衍生物为原料制备5-EMF的研究进展，阐述了由生物质原料如纤维素合成5-EMF的反应路径和机理，综述了多相酸催化体系的特点、制备方法及催化行为，强调了合成5-EMF的最新催化工艺。在此基础上，提出了今后的发展方向是由生物质一步转化为5-EMF。     

生物质基石墨烯复合材料的综述

近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性,在学术界备受广泛关注。石墨烯与生物质分子之间能够通过共价或非共价作用(氢键、π-π作用、静电作用等)进行复合。这些相互作用既增加了石墨烯在生物质中的溶解性或分散性,也可以提高复合材料的性能,从而拓展其功能。本文综述了石墨烯的制备方法及生物质基石墨烯复合材料的制备及应用,并展望了生物质基石墨烯纳米材料的前景及意义。     

木质类废弃物液化及其高效利用研究进展

木质类废弃物具有数量多、分布广、可再生等特点,采用热化学液化技术将其转变为具有反应活性的新的化学原料,能替代或部分替代化石产品制备高品质化学品。本文将不同生物质转化技术以及可利用途径进行归纳总结,回顾了近年来国内外常见的木质类废弃物液化技术如高温高压液化、快速热解液化和常压催化液化等,重点介绍了广为关注的常压催化液化及其高效利用研究现状。概述了不同的液化剂和催化剂所得液化物的性质及所制备胶黏剂、聚氨酯材料等高附加值生物质基树脂材料的性能。指出木质类生物质液化过程只有朝着低成本、绿色、高效反应方向发展,才有可能向大规模工业化转化。作者结合自己的科研实践,提出该领域目前存在的一些问题以及解决途径的建议,对液化生物质基高分子材料的产业化应用提出展望。