Chem. Soc. Rev.: 生物质催化转化的声化学和机械化学技术

雨辰

2020-12-18

声催化和机械催化是应用于木质纤维素生物质增值的创新方法，引起了学术界和工业界越来越多的兴趣。这些工艺可以从单一原料中生产出多种产品，同时，产生的废物比传统技术更少，因此是生物质增值的一条绿色途径。

有鉴于此，都灵大学Giancarlo Cravotto等人，综述了生物质催化转化的声化学和机械化学技术的研究进展。

本文要点

1）声化学和机械化学在生物质平衡过程中的作用是一个有前途的研究领域，由于基于生物质的反应提供了大量的可能性，因此吸引了越来越多的兴趣。尽管生物衍生化合物具有巨大潜力，但在物理活化条件下催化生物质转化方面的研究仍较少。关于其他非常规技术，微波已广泛用于生物质转化，其通过与极性成分发生离子和偶极相互作用而起作用，从而增强了热传递。还研究了其他一些涉及反应性物种生成的技术（例如光化学和等离子体活化），但仍需要进一步研究以避免形成不良产物。

2）这些非传统的方法在机械效应方面显示出一些相似之处，并且在生物质原料的价值评估中，两种过程都可以确定一些趋势。首先，必须对声化学和机械化学参数进行准确和系统的表征，以确保实验和过程是可重复的。具体地说，声化学反应器的应用频率和球磨装置的转速必须与催化活性相关，以便设计新的反应器以更经济和更有效的过程。此外，必须对化学反应和所涉及的机理有更深入的了解。因此，将结果与常规条件下的结果进行比较是非常重要的，这样才能揭示声催化和机械催化作用。

3）在这种情况下，反应堆的几何形状起着至关重要的作用，这必须通过比较不同的形状和尺寸加以考虑。特别地，对于声催化，预计合成HOC将有利于生物质中的氧化反应。在高频率工作时，自由基的产生也可以在没有催化剂的情况下发生。然而，选择性仍然是这些反应的问题。此外，根据气态气氛（惰性气体，H₂，O₂，空气）及其压力的参数控制需要进一步研究。超声和机械化学的结合是生物质平衡的一种有利策略，与非常规、耦合和非耦合条件的比较将对揭示最终的协同效应至关重要。

参考文献：

Emanuela Calcio Gaudino et al. Sono- and mechanochemical technologies in the catalytic conversion of biomass. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/D0CS01152E

https://doi.org/10.1039/D0CS01152E