The key problem in the catalytic transformation of cellulose into lactic acid suffers from poor catalytic activity and selectivity. Herein, a function-orientated strategy is proposed to construct a novel and multi-functional catalytic system for highly efficient conversion of cellulose to lactic acid by conjugating a strong solid acid for hydrolysis of cellulose and yttrium ions for selective cleavage of C-C and C-O bond. Mesoporous carbon metal oxides will serve as carriers for yttrium ions and phosphotungstic acid. Investigation on the influences of porosity and surface properties of these catalysts on their catalytic activitivies and selectivities will be emphasized, establishing structure-function relationship based on their structural characteristics, physicochemical properties and catalytic behaviors. The mechanisms of selective activation and cleavage of C-C bond and C-O bond in cellulose will be studied at molecular level, revealing the synergistic effect of active sites in regulating reaction path, and summarizing the theoretical basis of the enhancement of catalytic activity and selectivity. This proposal will hopefully give a boost to the high-valuable conversion of biomass and pave a new way for the design of highly efficient catalytic systems.
针对目前纤维素转化制乳酸过程中催化剂活性低和选择性差等关键问题,采用功能导向策略,耦合具有水解纤维素功能的强固体酸和选择性断裂C-C键和C-O键的金属钇离子构建新型多功能催化体系,实现纤维素高效转化制乳酸。本项目设计合成钇基磷钨酸修饰介孔碳-金属氧化物多功能催化剂,并探究其孔道结构和表面性质对催化反应活性和乳酸选择性的影响,建立基于结构特征-物化性质-催化性能之间的内在关系;从分子水平上研究纤维素分子中C-C键和C-O键的选择性断裂活化机制及反应机理,揭示活性中心协同机制对目标反应路径的影响规律,形成基于纤维素高效转化制乳酸反应中催化活性和选择性增强的理论依据,为推动生物质资源高值化转化及高效绿色催化体系的设计开发提供新途径。
该项目通过耦合具有水解纤维素功能的强固体酸和选择性断裂C-C键和C-O键的金属钇离子构建新型多功能催化体系,实现纤维素高效转化制乳酸,并探究其孔道结构和表面性质对催化反应活性和乳酸选择性的影响,建立基于结构特征-物化性质-催化性能之间的内在关系;从分子水平上研究纤维素分子中C-C键和C-O键的选择性断裂活化机制及反应机理,揭示活性中心协同机制对目标反应路径的影响规律,形成基于纤维素高效转化制乳酸反应中催化活性和选择性增强的理论依据,为推动生物质资源高值化转化及高效绿色催化体系的设计开发提供新途径。
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数据更新时间:2023-05-31
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