近日，大連化物所生物能源化學品研究組（DNL603）王峰研究員團隊利用光催化脫羧策略，通過調(diào)控自由基中間物在催化劑表面的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了溫和條件下長鏈脂肪酸到烷烴的高效轉(zhuǎn)化，為生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化為綠色燃料提供了新思路。
生物油脂精煉和造紙工業(yè)生產(chǎn)過程中，會副產(chǎn)大量低值、可再生的長鏈脂肪酸。脂肪酸經(jīng)過催化脫氧過程可得到長鏈烷烴，最終用于制備柴油和航空煤油。目前絕大部分的催化體系需要高溫（≥200 C）、高壓（≥2 MPa）的苛刻條件以及較高的氫氣消耗。此外，在有強氧化劑存在的條件下，脂肪酸可在較為溫和的條件下發(fā)生氧化脫羧過程，但反應過程產(chǎn)生的活潑自由基會發(fā)生副反應，使得烷烴產(chǎn)物的選擇性相對較低（≤50%）。因此，亟需發(fā)展一種能夠在溫和條件下高選擇性地從生物質(zhì)脂肪酸制備長鏈烷烴的方法。
該團隊采用光催化氧化脫羧的路徑，利用金屬與氫氣的相互作用，在催化劑表面構建富氫環(huán)境，調(diào)控脂肪酸脫羧產(chǎn)生的烷基自由基的轉(zhuǎn)化，促進其生成烷烴產(chǎn)物，抑制自由基偶聯(lián)寡聚等副反應的發(fā)生。在室溫、低氫壓（≤0.2 MPa）以及紫外光照射下，實現(xiàn)了生物質(zhì)脂肪酸到長鏈烷烴的高效轉(zhuǎn)化，收率大于90%，其轉(zhuǎn)化速率與傳統(tǒng)高溫、高壓的催化過程的轉(zhuǎn)化速率相當。該方法可用于原生工業(yè)脂肪酸（大豆油脂肪酸和妥爾油脂肪酸）到長鏈烷烴的高效轉(zhuǎn)化。此外，還利用過程模擬和生命周期評價的方法，綜合考察了該過程的工業(yè)應用前景，通過模型證明了該過程技術可行，并指出了大規(guī)模發(fā)展該過程的瓶頸及建議。
相關成果發(fā)表在《自然-催化》（Nature Catalysis）上。該工作得到國家自然科學基金和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B）“能源化學轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”的資助。（文/圖 黃志鵬、趙志仝）
