DOI: 10.1016/S1872-2067(24)60186-5

近日，《催化学报》在线发表了南京林业大学陈祖鹏教授团队在生物质催化转化领域的最新研究成果。该工作报道了以木质生物质为原料，利用甲醛稳定剂和木质素中甲氧基官能团，串联多步催化转化过程，定向制备高碳数芳烃航空燃油的反应策略。论文第一作者为：董琳，论文通讯作者为：盛时雄，王艳芹，陈祖鹏。

高碳数芳烃是一类重要的航空煤油组分，具有较高的沸点和熔点，较低的挥发性，可以显著提高油品的质量。传统的高碳数芳烃来自于不可再生的化石能源，常常伴随着温室气体排放和环境污染。从可再生的生物质资源出发，催化转化制备高碳数芳烃是一条清洁绿色的工艺路线。木质素作为生物质的三大组分之一，是由芳香族化合物通过碳-氧和碳-碳键连接而成的高聚物，可以作为生产高碳芳烃的潜在资源。因此，本文利用甲醛稳定剂和木质素中的甲氧基，提出了一条从木质素选择性制备高碳数芳烃航空燃油的高效合成方法。

图1. 不同反应条件下，桦木经过分离和解聚制备木质素单体的产物分布。

要点：

醛类稳定剂的加入，有助于避免木质素分离过程中新的碳碳键的生成，显著提高木质素单体的质量收率。与其他醛类相比，甲醛稳定剂在促进木质素分离的同时，可以通过烷基化反应，增加木质素单体的碳数。此外，5%Ni/C催化剂展现出优异的木质素解聚效率，同时可以高效氢解苯丙醇的羟基，提高产物的选择性。

图2. 不同种类的木质纤维素为底物，木质素分离与高效解聚的产物分布。

要点：

以甲醛作为稳定剂和5%Ni/C作为催化剂的反应体系，适用于各种硬木、软木和草本植物的木质素分离和高效解聚。

图3. 利用自身的甲氧基官能团，木质素单体定向催化转化制备烷基化产物。

要点：

以木质素解聚产物中的丙基愈创木酚为底物，利用甲氧基官能团的烷基转移，合成烷基化产物。研究表明：以Au/Nb₂O₅为催化剂，二氧六环为溶剂，可以达到最佳的反应效果，烷基化产物总和最高可达66.9%。

图4. 多种木质素解聚单体的烷基化反应的实验结果。

要点：

Au/Nb₂O₅催化体系，在多种木质素单体的烷基化反应中，均表现中优异的催化性能。

图5. 烷基化产物选择性加氢脱氧制备芳烃的实验结果。

要点：

探究了多种金属负载型催化剂在烷基化产物选择性加氢脱氧反应中的催化性能，结果表明，Ru/Nb₂O₅催化剂表现出优异的反应活性和对芳烃的选择性，有效避免了环加氢副反应的发生。

图6. 木质纤维素为原料定向催化转化制备高碳芳烃的实验结果。

要点：

1.以木质生物质为原料，串联多步催化转化过程，定向制备高碳数芳烃的反应策略。芳烃的碳数增长来自于甲醛稳定剂和木质素本身的甲氧基，实现了较高的原子利用率和质量收率。