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快讯:刘祖广教授课题组在碳基固体酸催化蒎烯水合反应中取得进展
2019-12-18 18:19   审核人:

随着石化资源的短缺和环境问题的日益突出,生物质资源的开发利用成为研究热点。蒎烯是重要的林产化工资源,通过水合反应可以合成附加值较高的松油醇等产品,但是由于存在异构化反应,反应产物往往非常复杂,导致主产物松油醇产率不高;且目前松油醇工业生产过程中主要采用硫酸作为催化剂,环境污染较为严重,因此有必要开发一种绿色环保的固体酸催化剂以取代传统的硫酸催化剂。目前报道的碳基固体酸催化剂普遍存在酸值相对较低、比表面积小、孔隙结构不发达等不足,故开发设计出酸值高、比表面积大、孔隙结构发达的木质素碳基固体酸并应用到酸催化领域是一项富有挑战和意义的研究工作。木质素是仅次于纤维素的第二大天然有机高分子,具有特殊的苯丙烷结构,且作为制浆造纸工业的主要副产物,来源广、成本低,是一种很好的制备碳基固体酸催化剂的原料。

近日,我院刘祖广教授团队围绕木质素高值化利用,设计和制备出能够有效提高α-蒎烯水合反应中α-松油醇产率的木质素碳基固体酸。该项工作发现比表面积、酸值、孔结构、表面两亲性是提高催化性能的基础,活性位点-SO3H和结合位点-COOH、-OH的协同催化作用是提高松油醇产率的关键;通过调节活化剂(KOH)用量、活化/碳化条件、磺化条件制备出比表面积较大、酸值高、孔结构丰富、表面两亲性能良好的碳基固体酸催化剂材料。研究结果表明该催化剂对蒎烯水合反应有较好的催化效果。该项工作除对碳基固体酸制备、催化反应条件进行探究外,还对α-蒎烯水合反应机理及反应动力学进行了初步探讨,并将生物质资源的高效利用和转化与绿色环保有机结合,为生物质资源的应用提供了新思路。

此项工作以Enhancedα-Terpineol Yield fromα-Pinene Hydration via Synergistic Catalysis Using Carbonaceous Solid Acid Catalysts为题发表于化工领域TOP期刊《Industrial & Engineering Chemistry Research》。我校刘祖广教授为论文的通讯作者,硕士研究生谢俊康为论文的第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金(31660180)、广西民族大学研究生创新计划(gxun-chxzs 2017133)等项目的支持。

论文链接:

Xie, J.; Han, Q.; Wang, J.; Bai, L.; Lu J.; Liu, Z. Enhancedα-Terpineol Yield fromα-Pinene Hydration via Synergistic Catalysis Using Carbonaceous Solid Acid Catalysts.Ind. Eng. Chem. Res.2019,58(49), 22202-22211.

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b04848

《Industrial & Engineering Chemistry Research》作为化工领域三大TOP期刊之一。刘祖广教授所带领的课题组完成的成果,为近5年来我院首次在该重要刊物发表,对今后的化学工程与技术一级学科博士点评估和一流学科建设具有重要的贡献和开创性意义。希望全院师生向刘祖广老师学习,希望更多的老师在化工领域三大期刊AIChE Journal、Chemical Engineering Science和IECR及Chemical Engineering Journal上发表论文!

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