无碱水相体系中A-Sn-Beta分子筛高效催化生物质产游离乳酸的研究

It is one of the best ways to solve the world energy and environmental crisis by directly catalysis converting of biomass into high velue-added chemicals, and then it has a huge development prospects and important practical significance. In order to achieve the high yields on catalytic conversion of biomass into free lactic acid, there are two key scientific issues: (1) how to increase lactic acid yield from biomass in aqueous solution without alkali? (2) what is the catalytic essence on chemical conversion of biomass into free lactic acid over A-Sn-Beta zeolite? In order to settle two key scientific issues, we will firstly develop fresh A-Sn-Beta zeolite catalysts and optimize reaction conditions; Secondly, we will characterize A-Sn-Beta zeolite by Py-IR、CO2-TPD、SSNMR etc., and analyse intermediate products by LC-MS、NMR、GC-MS and so on. Finally, based on above results, we will propose a mechanism for selective chemical conversion of biomass into free lactic acid in aqueous solution without alkali over A-Sn-Beta zeolite. This project will contribute to directly convert biomass into high value-added chemicals and has a higher value on applications and theoretical aspects. Interestingly, the method might be a mainstream green technology for lactic acid production in the future.

生物质直接催化转化为化学品是解决全球能源与环境危机的最理想途径之一，有巨大的开发前景和重要的现实意义。本项目针对“如何提高无碱水相中生物质转化为乳酸的产率”和“A-Sn-Beta分子筛高效催化转化生物质为乳酸的本质”二个科学问题，在合成具有碱性的A-Sn-Beta分子筛基础上，在无碱水溶液体系中将生物质高效转化为游离乳酸，从而为生物质直接转化为化学品的研究奠定了基础，促进了大自然的碳循环，具有较高的应用价值和理论价值。同时，结合Py-IR、CO2-TPD、SSNMR等分析手段对催化剂进行表征，利用LC-MS、NMR、GC-MS等分析手段对反应中间产物和同位素实验产物进行鉴定，揭示该双金属分子筛在生物质转化为乳酸过程中的反应本质及其反应途径，使人们对这种新的A-Sn-Beta双金属分子筛和生物质转化技术从理论上有更深刻和更全面的认识，为生物质资源化奠定了基础，具有较高的学术价值。

生物质直接催化转化为化学品是解决全球能源与环境危机的最理想途径之一，有巨大 的开发前景和重要的现实意义。本项目针对“如何提高无碱水相中生物质转化为乳酸的产 率”和“A-Sn-Beta分子筛高效催化转化生物质为乳酸的本质”二个科学问题，合成具有碱性的A-Sn-Beta分子，探究了其在无碱水溶液体系中将生物质高效转化为游离乳酸的反应机理；在此基础上对Pb-Sn-Beta分子筛催化模型化合物单糖产乳酸进行了研究，发现金属铅的存在明显降低副反应速率，从而强化主反应速率；运用同位素标记法探究了Zn-Sn-Beta分子筛催化葡萄糖产乳酸的反应机理，同时结合Py-IR、CO2-TPD、SSNMR等分析手段对催化剂进行表征 ，利用LC-MS、NMR、GC-MS等分析手段对反应中间产物和同位素实验产物进行鉴定，揭示该双金属分子筛在生物质转化为乳酸过程中的反应本质及其反应途径；并且第一次提出可应用共价键接枝法对Sn-Beta分子筛进行表面有机胺化改性，使得Sn-Beta分子筛表现一定碱性，进而抑制了副反应的发生。本研究成果发表论文24篇，其中SCI/EI检索17篇；授权中国发明专利4项，美国发明专利1项。本研究为生物质直接转化为化学品的研究奠定了基础，促进了大自然的碳循环，具有较高的应用价值和理论价值。使人们对这种新的 A-Sn-Beta双金属分子筛和生物质转化技术从理论上有更深刻和更全面的认识，为生物质资源化奠定了基础，具有较高的学术价值。