Page 29 - 《精细化工》2022年第3期
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第 3 期                        周姚红,等:  木质素催化氧化制备芳香醛研究进展                                    ·451·


            化剂与具有选择性氧化特定木质素结构的催化剂,                             化学品。例如:可利用新型溶剂-离子液体的可设计
            尽最大可能地氧化降解木质素以生产芳香醛等精细                             性及其独特的属性,有望开发新的分离技术,以便分
            化学品,并且在经济效益上具有一定的优势。                               离纯化木质素氧化过程中的高附加值平台化学品。
                                                                  (4)在开发以上这些新流程的基础上,需要从
            6   结束语与展望
                                                               间歇式反应过渡到(放大的)连续性生产过程。因
                 木质素是生物质中含量最丰富的芳香聚合物,                          为木质素转化为高附加值燃料或者化学品要应用到
            被认为是生产可再生生物材料和芳香族化合物的一                             工业生产中,必然需要从间歇式反应过渡到连续性
            种极具吸引力的原料。然而,由于木质素大分子存                             生产过程。此外,对生态效率和经济效益方面的评
            在固有的异质性、多分散性及可变的官能团等特点,                            估需要更系统地进行,以便将在实验室规模下获得
            导致其资源化利用受限。鉴于此,许多研究者致力                             的重大成果进一步转化和实施到中试规模应用中。
                                                                   总而言之,仍需应对这些挑战,而且还需要在
            于探寻不同转化技术以实现木质素资源化利用。相
            比之下,催化氧化制备芳香醛是木质素资源增值过                             工业规模上开发有吸引力的工艺。关键是要开发具
            程中一种具有应用前景的技术,其为代替化石燃料                             有经济效益的化学增值技术,以便将目前 98%未开
            在化工和制药行业中制备高度官能化的芳香醛提供                             发的木质素资源实现高值化利用,并提高社会对这
            了可能。通过综述木质素催化氧化制备芳香醛化合                             一重要问题的关注。
            物的各种催化体系可以发现,催化活性及产物产率
                                                               参考文献:
            随着不同催化体系及木质素结构而变化。尽管许多
                                                               [1]   CHEN X J (陈学军), DING X (丁翔), XU K Y (徐科宇). State-of-
            研究者相继提出了木质素催化氧化制备芳香醛的各                                 the-art review of  lignin and  its  derivatives on the soil  properties
            种策略和催化过程机理,但目前芳香醛的选择性和                                 modification[J]. Soil Engineering and Foundation (土工基础), 2021,
            产率较低(基于木质素在 5%~30%之间)及产物分                              35(2): 156-160.
                                                               [2]   LIU X D, JIANG Z C, FENG S S, et al. Catalytic depolymerization
            离提纯困难。此外,研究主要是聚焦于简单的木质
                                                                   of organosolv lignin to phenolic monomers and low molecular weight
            素模型化合物,而有关真实木质素催化氧化的研究                                 oligomers[J]. Fuel, 2019, 244: 247-257.
            相对匮乏或结果参差不齐。另一方面,关于特定结                             [3]   SUN R C. Lignin source and structural characterization[J]. ChemSus
            构的木质素在单一溶剂体系或催化体系中的氧化解                                 Chem, 2020, 13(17): 4385-4393.
                                                               [4]   SUN N (孙楠), ZHANG K X (张凯鑫), GUO Z X (郭子旭), et al.
            聚机理研究相对较少,也没有系统研究催化剂和溶
                                                                   Research progress on the application of plant-based biomass resources
            剂性质对特定反应体系的影响。                                         in self-healing materials[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2021, 38(9):
                 基于以上问题,从经济环境和木质素资源化利                              1729-1736.
            用角度来看,今后有关木质素催化氧化制备芳香醛                             [5]  ZHANG T  (张通), BAI F D (白富栋), LI Z (李政), et al. Preparation
                                                                   of polyurethane rigid foams using fermentation residue of corn
            的重点应聚焦于以下几个方面:
                                                                   stalk[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2018, 35(9): 1491-1495.
                (1)根据不同提取方法而获得的木质素结构的                          [6]   ZHANG W B (张文博), LI S C (李思纯), MA J Z (马建中), et al.
            差异性,合理设计催化剂和匹配溶剂,而不是着眼                                 Application of graphene oxide/natural polymer composite absorbents
            于催化剂的通用性。此外,有关催化剂的设计应聚                                 in water treatment[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2021, 38(4):
                                                                   683-693.
            焦于非贵金属催化剂的开发利用。例如:可以利用
                                                               [7]   PANG J (庞杰), WANG S K (王赛珂), YANG Y M (杨一鸣), et al.
            复合金属氧化物的催化活性与表面氧空位的关联                                  Application  progress of magnetic lignocellulose biochars in water
            性,从而通过选择性调控金属氧化物的表面氧空位                                 treatment[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2022, 39(1): 34-46.
            来实现木质素定向催化转化制备芳香醛。                                 [8]   ZHANG X H, JIANG W K, MA H, et al. Relationship between the
                                                                   formation of oligomers and monophenols and lignin structure during
                (2)通过新兴的学术案例提出一些基于非常规
                                                                   pyrolysis process[J]. Fuel, 2020, 276: 118048.
            活化方法或活化介质的前沿技术(如微波辅助加热                             [9]   HU Y Z (胡育珍), ZHANG Q (张琦), WANG C G (王晨光), et al.
            技术),这些技术的开发有利于提供新的反应性。因                                Progress in catalytic oxidative depolymerization of lignin[J]. Journal
            为通常高压反应釜的升温和降温过程会引发副反应                                 of Chemical Engineering of Chinese Universities (高校化学工程学
                                                                   报), 2019, 33(3): 505-515.
            的发生,从而导致单体产率下降,即在升温阶段存
                                                               [10]  LIU J (刘钧), WANG J (王菊), YUE Y Y (岳莺莺), et al. Solubility
            在一定程度的解聚和产物的缩合。因此,要想获得                                 selectivity for lignin of eucalyptus in deep eutectic solvents[J]. Fine
            高产率的单体需在加热阶段中快速升温,而普通的                                 Chemicals (精细化工), 2016, 33(11): 1287-1294.
            高压反应釜并不能满足快速升温的要求。                                 [11]  CHU J Y (褚江勇). The study of  depolymerization mechanism of
                                                                   lignin and lignin model compounds by thermochemical conversion[D].
                (3)现在仍然需要解决的一个重要问题是开发
                                                                   Guangzhou: South China University of Technology (华南理工大学),
            低能耗、绿色分离技术以便在氧化后分离纯化精细                                 2018.
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