Conversion of xylose and xylan into furfural in biorenewable choline chloride–oxalic acid deep eutectic solvent with the addition of metal chloride

An environmentally benign processing approach for furfural production from xylose and xylan under very mild conditions(353–373 K) was developed with the addition of metal chlorides in ChCl–oxalic acid(a deep eutectic solvent(DES)) synthesized from cheap and renewable starting materials). ChCl–oxalic acid acted as both a Br?nsted acid catalyst and a reaction medium in this catalytic route. In addition, a biphasic system with methyl isobutyl ketone as an extracting reagent(DES/MIBK) to further increase furfural yield was also proposed. This processing approach for producing furfural eliminated the large energy consumption for high pressure saturated steam and the generation of acidic effluent, which was very difficult to handle. The whole catalytic system was more environmentally friendly compared with the commercial process for furfural production.     

利用多功能、多用途的可再生甲酸实现化学品的绿色与可持续合成

近年来,随着化石资源日趋短缺以及由此带来的人类生存环境日益恶化,生物质等可再生资源的高效、可持续利用已成为各国科学家研究与关注的焦点。甲酸,生物精炼中的主要副产物之一,具备廉价易得、无毒、能量密度高以及可再生可降解等特性,将其应用于新能源利用与化学转化,不仅有助于甲酸应用领域的进一步拓展,还有助于解决面向未来的生物精炼技术中的一些共性瓶颈问题。本文简要回顾了甲酸利用的研究历史,总结了甲酸作为高效、多用途试剂与原料在化学品合成及生物质催化转化等方面的最新研究进展,并对利用甲酸活化来实现高效化学转化的基本原理及催化体系进行了对比分析,指出今后研究重点应着眼于努力提高甲酸的利用效率,同时实现高选择性合成两方面,并在此基础上进一步拓展其应用领域。在化学品合成方面,甲酸作为一种环境友好可再生的多功能试剂可应用于多种官能团的选择转化过程。作为一种高含氢量的氢转移试剂或还原剂,甲酸相较传统氢气具有操作简便可控、条件温和、具有良好化学选择性等优点,广泛应用于醛酮、硝基、亚胺、腈、炔烃、烯烃等的选择还原以制取相应的醇、胺、烯烃和烷烃类化合物,以及醇类和环氧化物的氢解和官能团去保护等过程。鉴于甲酸亦可用作C1原料,作为多用途的关键基础试剂甲酸还可应用于包括喹啉衍生物的还原甲酰化、胺类化合物甲酰化和甲基化,烯烃羰化以及炔烃还原水合等多级串联反应,是实现精细复杂有机分子高效简约绿色合成的重要途径。该类过程的挑战在于寻求对甲酸及特定官能团的可控活化兼具高选择性和高活性的多功能催化剂。此外,近期有研究表明以甲酸为C1原料还可通过催化歧化反应直接高选择性合成甲醇等大宗化学品。在生物质催化转化方面,甲酸的多功能特性为实现绿色、安全、高原子经济性生物精炼过程提供了潜在可能。生物质资源是储量最大、最具潜力的可持续替代资源,但将其转化为可利用的资源形式仍然面临挑战。甲酸的酸性质及良好溶剂特性可应用于生物质原料预处理过程,实现木质纤维素组分分离和纤维素提取,相较传统无机酸预处理体系具有沸点低、易分离、不引入无机离子、对下游反应兼容性强等优点;而作为高效氢源,甲酸也被广泛研究应用于生物质平台化合物选择催化转化制高附加值化学品、木质素降解制芳烃化合物和生物油加氢脱氧精制处理等过程,相较依赖H2的传统氢化过程具有转化效率高、反应条件温和,简便安全并可有效减少相关生物精炼过程中化石资源的物耗与能耗等优势。最新研究表明,通过在温和条件下甲酸水溶液中解聚氧化木质素,可得到重量比大于60%的低分子量芳烃溶液,这一创新性发现为从木质素中直接提取高值芳香化学物等化学品带来了新的机遇。综上所述,生物基甲酸在绿色有机合成和生物质转化等方面表现出巨大潜力,而其多功能性和多用途性对于实现原料的高效利用及目标产物的高选择性至关重要。该领域目前已取得了一定成果并得到了快速发展,然而距实际产业应用还有相当距离,需要进一步探索。今后的研究重点应着眼于以下几个方面：(1)如何针对特定反应优选合适的催化活性金属及反应体系;(2)如何在其他原料和试剂存在条件下高效、可控地活化甲酸;(3)如何从分子层面理解复杂反应的反应机制;(4)如何在相关过程中稳定相应催化剂。展望未来,基于现代社会对环境、经济和可持续发展的需求,甲酸化学将得到产业界与学术界越来越多的关注和研究。     

新能源变革背景下的超导电力技术发展前景

自从1911年超导体发现以来,人们一直梦想超导体能够在电力技术中得到大规模应用.20世纪60年代以来,随着NbTi超导线材,特别是氧化物高温超导带材达到商业化水平,世界范围内广泛地开展了超导电力技术的研究与应用示范.单从技术上讲,超导电力技术已经接近实用化水平.当今,人类社会正在经历一次新的能源变革,超导电力技术在应对能源变革带来的挑战方面将会发挥重要的作用.文章介绍了近年来超导电力技术的发展趋势,并就其在新能源变革背景下的发展前景进行了探讨.     

超导技术在未来电网中的应用

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是当今能源领域的大趋势。随着可再生能源越来越多地接入电网,将对直流输电和大规模储能技术提出愈加迫切的需求。在此背景下,超导直流输电技术、超导直流限流器以及基于超导电性的电力储能技术等具有潜在的应用前景。文章较为系统地介绍上述直流超导电力装置的原理、优势以及近些年国内外的进展等。     

新型碳蜂窝结构存储大量氢气——助力燃料电池

正碳可以形成金刚石、碳纳米管、纳米微球或叫巴基球(buckyballs),以及其他一些结构。现在,一个团队已经制备了他们所谓的碳蜂窝,这一结构显现出巨大的气体储存能力。通过稍微改变其常规的制备方法,研究者们创造出了一种三维蜂窝结构,它是由碳片(即石墨烯)构成。这种结构可以作为一种轻型、高能效的燃料储存介质使用,用于氢燃料电池。将氢气作为一种可再生燃料源,有效地存储和转运仍然是一个     

2010年全国太阳能光化学与光催化学术会议

<正>2010年8月昆明中国可再生能源学会光化学专业委员会和中国化学会光化学专业委员会主办的2010年全国太阳能光化学与光催化学术     

新材料是战略性新兴产业的基础

在新的国际竞争背景之下,我国产业结构必须进行调整,要尽快改变高投入、高排放、高污染的局面,大力发展战略性新兴产业。最近国务院出台了关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定,选择新能源、新材料和电动汽车等7个产业作为战略性新兴产业。     

专家：光伏产业发展前景不容置疑

2011年以来,受国际金融危机和贸易保护主义影响,中国光伏制造业处在严重低迷期,形势严峻。在中国科学院日前举办的太阳能发展战略暨与企业交流研讨会上,中国可再生能源学会副理事长赵玉文认为：从各国的节能减排目标和联合国的《可再生能源特别报告》看,     

可再生甲壳素的特性研究：Ⅰ.可再生甲壳素自水中吸附阴离子 …

本文研究了可再生甲壳素自水中吸附阴离子染料的吸附等温线、吸附动力学等性质，同时也讨论了离子强度对吸附的影响。实验结果表明，可再生甲壳素的吸附活性中心表面自由氨基，吸附过程熵△Ｓ为正值，表现吸附速率常数随离子强度的增大而减小。     

电动车与可再生能源蓄电的发展之路

我国经济快速发展，能源和环境问题“火爆”；石油价格上涨，更显“火上加油”。正如本次会议的通知所说：“大力发展风电和光伏电成为重要的战略决策。积极研发和推广电动车对节省石油和减轻环境污染有重大意义。储能电池与动力电池及相关材料的研究、开发和产业化是战略焦点。”