催化碳水化合物“一锅法”转化为长链烷烃燃料的基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21666008
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    40.0万
  • 负责人：
    李虎
  • 依托单位：
    贵州大学
  • 学科分类：
    B0811.生物质转化与轻工制造
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Long-chain alkanes are major components of diesel (C9-C22) and jet fuels (C8-C16), and biomass as the most abundant and exclusive source of organic carbon has shown the great potential in production of renewable energy. In recent years, much attention has been laid on development of efficient ways to increase the length of carbon chain, which is recognized as one of the key and difficult processes for high-quality fuel production. In our previous studies, the applicant has successfully designed and prepared a series of functional materials for efficient conversion of C6 sugars to furanic compounds, wherein the possible reaction mechanisms are also investigated. Hereby, this project will further explore and optimize reaction pathways to increase the carbon-chain length of biomass derivatives, as well as establish acid-metal multifunctional materials for one-pot catalytic transformation of carbohydrates and furan derivatives directly into long-chain alkane fuels through multi-step reaction routes by using terpenes as hydrogen donor and solvent. The possible reaction mechanisms or pathways will also be studied through catalyst characterization, product distribution, isotope labeling, and other related methods, so as to provide experimental and theoretical fundamentals for directional establishment of efficient catalytic systems to synthesize biomass-based long-chain alkane fuels.
长链烷烃是柴油（C9-C22）和航空煤油（C8-C16）的主要组分，生物质作为后化石时代最丰富且唯一的有机碳源在可再生能源制备方面表现出极大的潜能。近年来，寻求有效增加生物质衍生物碳链长度的方法是国内外相关课题研究的重点和难点之一。申请者在前期工作中成功设计和制备出一系列功能材料应用于催化六碳糖高效转化为呋喃衍生物，并探究了可能的催化反应机理。本申请拟在先前工作的基础上，进一步优化碳链延长路径，选用不干扰产物分布的单萜烯为氢供体和溶剂，并构建出固体酸载体-金属颗粒多功能催化剂，以期一锅多步催化碳水化合物和呋喃衍生物直接转化为长链烷烃燃料。通过催化剂结构表征、催化体系产物分布和同位素标记等研究手段，探讨可能的反应机理或历程，为定向构建合适的催化体系合成生物质基长链烷烃燃料提供一定的实验和理论基础。

结项摘要

生物质具有资源丰富、可再生、清洁环保、低碳排放、储存和运输便利等特点。经催化加氢脱氧过程，生物质碳水化合物可直接转化为短链烷烃燃料(≤C6)，但所得小分子的燃烧热值往往较低。因此如何有效增加生物质衍生物的碳链长度是“高质”生物质能研究的重点和难点所在。为级联催化生物质衍生物转化为高值液体燃料，本项目设计和优化出多种碳链延长路径，筛选出合适的氢供体，并构建出一系列多功能固体催化剂，实现了一锅多步催化生物质基呋喃衍生物直接转化为高质量生物燃料。同时，针对性探讨了可能的反应机理或历程，为定向构建合适的催化体系制备可再生高质烷烃燃料提供一定的实验和理论基础。在项目经费支持下，优选获得新型、高效的碳链延长技术路线2项，设计和制备出2类高活性、易回收的酸碱多功能催化剂用于直接催化碳水化合物及其衍生物转化为高质生物燃料，并对转化体系进行了动力学和反应机理与历程的研究。基于上述研究，以第一或通讯作者在ACS Catalysis、Green Chemistry、Applied Energy、Energy Conversion and Management、ACS Sustainable Chemistry & Engineering等本领域主流期刊上发表SCI论文51篇，授权发明专利2项（含美国发明专利1项）、申请中国发明专利3项。

项目成果

期刊论文数量（51）
专著数量（2）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
Carbonate-catalyzed room-temperature selective reduction of biomass-derived 5-hydroxymethylfurfural into 2,5-bis(hydroxymethyl)furan
碳酸盐催化室温选择性还原生物质来源的 5-羟甲基糠醛生成 2,5-双（羟甲基）呋喃
  • DOI：
    10.3390/catal8120633
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Catalysts
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Jingxuan Long;Wenfeng Zhao;Yufei Xu;Hu Li;Song Yang
  • 通讯作者：
    Song Yang
Nanospheric heterogeneous acid-enabled direct upgrading of biomass feedstocks to novel benzimidazoles with potent antibacterial activities
纳米球多相酸使生物质原料直接升级为具有有效抗菌活性的新型苯并咪唑
  • DOI：
    10.1016/j.indcrop.2020.112406
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Industrial Crops and Products
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Yan Li;Xiang Zhou;Hongguo Wu;Zhaozhuo Yu;Hu Li;Song Yang
  • 通讯作者：
    Song Yang
Effective production of biodiesel from non-edible oil using facile synthesis of imidazolium salts-based Bronsted-Lewis solid acid and co-solvent
使用基于咪唑鎓盐的布朗斯台德-刘易斯固体酸和助溶剂的简便合成从非食用油有效生产生物柴油
  • DOI：
    10.1016/j.enconman.2018.04.061
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Energy Conversion and Management
  • 影响因子：
    10.4
  • 作者：
    Hu Pan;Hu Li;Heng Zhang;Anping Wang;Duo Jin;Song Yang
  • 通讯作者：
    Song Yang
Control of selectivity in hydrosilane-promoted heterogeneous palladium-catalysed reduction of furfural and aromatic carboxides
氢硅烷促进的多相钯催化糠醛和芳香族碳化物还原选择性的控制
  • DOI：
    10.1038/s42004-018-0033-z
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Communications Chemistry
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Hu Li;Wenfeng Zhao;Shunmugavel Saravanamurugan;Wenshuai Dai;Jian He;Sebastian Meier;Song Yang;Anders Riisager
  • 通讯作者：
    Anders Riisager
Low-cost acetate-catalyzed efficient synthesis of benzimidazoles using ambient CO2 as a carbon source under mild conditions
在温和条件下以环境CO2为碳源低成本醋酸催化高效合成苯并咪唑
  • DOI：
    10.1016/j.scp.2020.100276
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Sustainable Chemistry and Pharmacy
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Wenfeng Zhao;Hu Li;Yan Li;Jingxuan Long;Yufei Xu;Song Yang
  • 通讯作者：
    Song Yang

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  • 作者：
    刘旭亮;武从海;李虎;et al.
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    et al.

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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