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催化木质素芳基化的三素分离（CLAF）研究思路。大连物化所图

研究团队在讨论问题。大连物化所供图

分离后的产物。大连物化所供图

近日，澳门赌场大连化学物理研究所王峰研究员团队在木质纤维素三素分离和高值化利用方向取得重要突破。该研究成果在助力非石化资源高值化利用的同时，有望解决我国生物质原料利用不充分、生物质基材料进口依存度高等问题。相关成果于5月29日发表在《自然》杂志上。

据了解，木质纤维素是自然界中储量最丰富的可再生原料，广泛来源于木材、竹材、秸秆等，主要由纤维素、半纤维素和木质素（简称“三素”）组成。其作为可再生化工原料使用的关键难题是，如何高质量地分离三素以获取规模化利用的原料，供下游转化使用。例如，在近两千年历史的造纸法中，分离出竹、麻、秸秆等中的纤维组分用于造纸；现代化学法制浆造纸中，分离出的纤维素浆约占生物质总量的一半，而占总量20-30%的木质素发生不可控缩聚，难以高值化利用。作为最具利用价值的可再生碳资源，木质纤维素三素如果无法充分利用，将限制生物质化工发展的经济性和环境友好性。

大连物化所研究团队针对木质素分离中易发生低值化自缩合等难题，设计并开发了催化木质素芳基化的三素分离（CLAF）技术。利用木质素易缩合的倾向，通过引入具有高亲核活性的木质素衍生酚优先与木质素反应，大幅抑制木质素发生自身缩合的选择性。基于CLAF技术提取的芳基化木质素通过催化解聚，可制备环境友好的可再生双酚及寡聚酚。联产的纤维素组分和半纤维素糖可分别转化为高纯溶解浆和木糖/糠醛。该策略源于对木质素自缩合反应本质的新认识，采用催化反应手段，解决了在木质纤维素绿色精炼过程中三组分高效分离并高值化利用的难题。

“我国去年进口了300多万吨溶解浆，进口依存度接近90%；木糖和糠醛类产品的市场需求量有50多万吨；BPA的国内需求也在400万吨左右。木质纤维素下游产品市场是明确的，现在主要问题是如何经济、绿色地做好三素分离技术。在这条路上我们需要做的还很多，比如在木质纤维素原料的筛选、反应过程减碳、催化剂和反应器的设计、产品纯化分离等方面我们还需要持续创新，不断突破。”王峰研究员说。

据介绍，CLAF技术以木质纤维素为原料，以高品质溶解浆、半纤维素糖、木质素双酚/聚合材料等作为重要出口。溶解浆中纤维素纯度高达95%以上，可替代棉花，提供纺织原料、药辅原料等；半纤维素糖可用于功能性糖、糠醛及其衍生物等重要平台化合物的生产，将有效拓宽半纤维素原料来源；木质素双酚及寡聚酚，虽暂无规模化应用，现阶段的研究结果已经展现出其替代石化基BPA的巨大潜力。作为热固性聚合物和热塑性聚合物的重要前体，木质素基双酚有望在涂料、胶黏剂、通用塑料和工程塑料领域提供可再生和环境友好的产品方案。