我国学者在生物质催化转化领域取得重要进展

最近，中国科学院大连化学研究所的研究人员和北京大学的马丁教授在生物质催化转化领域取得了重要进展。相关的成果“从生物质衍生的含氧化合物的混合物中选择性生产相分离产物”(从基于生物质的含氧化合物的水溶液中选择性制备相分离产物)发表在《自然通讯》上。

生物质能的开发和应用因其可再生性和环保性一直是研究热点之一。ABE发酵液是一种重要的燃料和化学品来源，它以淀粉或纤维素为原料，由丙酮丁醇梭菌发酵而成。ABE发酵液浓度通常较低。目前，其利用方法是通过浓缩、分离等纯化过程获得纯丙酮、丁醇和乙醇产品，这不可避免地带来能耗高的问题，限制了其广泛应用。因此，ABE发酵液的理想利用方式是不经分离直接转化制备燃料或化学品。然而，对于生物质的直接转化，实现高转化效率和高产物选择性仍然面临巨大挑战。

王峰的科研团队用掺锡氧化铈催化剂实现了ABE发酵液的直接催化转化。碳转化率达到70%，主要产物为4-庚酮，选择性为86%。此外，在先前报道的ABE发酵液转化催化系统中，通常认为水是催化剂的中毒剂。然而，在这项工作的催化体系中，水参与反应并促进目标产物4-庚酮的选择性形成。该工艺以ABE水溶液为原料，产品4-庚酮为油相，通过简单的倾倒和蒸馏即可得到纯度为95%的4-庚酮。

本研究将铈基材料的应用扩展到复杂的生物质转化系统，耦合生物发酵和化学催化过程，实现单一化学品的高选择性制备。它既有科学研究意义，又有潜在的应用前景。