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特拉华大学Sci. Adv.:强化还原催化解构助力常压木质素制备高性能聚合物
化学催化木质素增值策略对于可持续的生物经济至关重要,因为木质素,尤其是工业木质素,是最容易获得和未充分利用的芳烃原料之一。基于此,美国特拉华大学Thomas H. EppsIII(通讯作者)等人首次报道了一种强化反应蒸馏-还原催化解构(intensified reactive distillation-reductive catalytic deconstruction, RD-RCD)工艺,以同时解构不同来源的工业木质素,并在环境压力下纯化芳烃产品。

该工艺使用甘油作为溶剂,而甘油是生物柴油生产过程中产生的一种廉价、可持续、低挥发性的副产品。甘油的高沸点(~290 ℃)可实现常压操作,同时进行强化反应蒸馏(RD),以更有效地分离酚类解构产物。
RD-RCD工艺可以方便的放大和分离产品,减轻与高压还原催化分馏(reductive catalytic fractionation, RCF)/RCD相关的安全风险,并消除高耗能的氢气。
酚醛解构产物通过可光聚合丙烯酸酯基团进行功能化,并入用于添加剂制造的可光固化三维(3D)打印树脂中,作者通过立体光刻(stereolithography, SLA)3D打印展示了RD-RCD生物油在高性能增材制造中的实用性。
此外,传统和RD-RCD的技术经济分析(TEA)表明了工艺强化和木质素来源对压敏粘合剂(PSA)生产经济性的影响。与高压RCD工艺相比,RD-RCD工艺为三种不同的工业木质素原料提供了有利的MSP,软木硫酸盐木质素减幅达60%。
最后,作者建立了一种快速且廉价的木质素筛选方法,以预测热降解行为的解构产率,为实验室规模RCD-型试验或31P核磁共振(NMR)波谱提供了一种简化的替代方案,以评估木质素工艺价值化的经济可行性。
Ambient-pressure lignin valorization to high-performance polymers by intensified reductive catalytic deconstruction. Sci. Adv., 2022, DOI: 10.1126/sciadv.abj7523.
https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abj7523.


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