1 / 2021-04-02 13:44:53

水相体系中化学法催化纤维素高效水解成糖

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利用化学手段对自然界中储量丰富的非粮可再生生物质纤维素进行高效水解成糖，是通过分子拆解的方法将其最终转化成高品质可再生能源与生物基材料的关键控制步骤，对补充替代化石资源、支撑未来能源、材料领域的可持续发展具有重要作用。通过详细揭示纤维素因分子自聚本性引发高度结晶及自发再次结晶并对水解形成强烈阻碍的本质机理的基础上，设计制备出具有强羟基吸附性的催化助剂并由此构建出全水相低酸水解体系，利用物理吸附作用对纤维素结构进行调控从而提升其化学法水解的可及性及响应性（即“物理带动化学”），在温和条件下高效实现了纤维素的水解成糖。研究表明，通过使用富含羟基的碳球催化助剂，能够在水解过程中辅助实现纤维素的结构破碎，提升其比表面积的同时也暴露出了更多的水解位点，在酸浓度仅为0.02mol/L的全水相体系中，150℃下仅需15min就可达到水解转化率100%，还原糖产率96%±4%，其中葡萄糖超过73%的效果。围绕打破纤维素聚集结构、促进水解响应能力提升、进而激发高效水解成糖（即“解聚激发高效”）技术思路的组建，将为纤维素的高效成糖转化及生物基能源、材料中的高值化利用，提供重要理论支持与可行技术方案。