水热新型氧化剂氧化转化碳水化合物类生物质产甲酸和乙酸的基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21277091
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    金放鸣
  • 依托单位：
    上海交通大学
  • 学科分类：
    B0606.固废污染与处置化学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

It id needed and urgent to explore an envirionmentally friendly and atomic economic method for conversion of biomass in a green way. This project propose a novel method to convert carbohydrate biomass into formic acid and acetic acid with CO2 (greenhouse gas) or metal oxides as a oxidtant. Our preliminary study has showed that CO2 and CuO has a petenial oxidizability under hydrothermal conditions. This project mainly conclude three aspects: (1) the establishment of identification method of products for coexisting system of carbohydrates with CO2; (2) the conversion of carbohydrate into formic acid and acetic acid with CO2 or metal oxides such as CuO and NiO, mainly inculding the mechanism and optimization of reaction conditions; (3) the establishment of in-situ infrared analysis system for the mechanism investigation. .This propose is to the use of CO2 or metal oxides substitutes for expensive and difficult handing oxidants (H2O2 or O2) by taking advantage of the reducibility of carbohydrate and the oxidizability of CO2 or metal oxides under hydrothermal conditions, and thus has high academic value and potential for practicality.
探索绿色、环保、原子经济性的生物质资源化利用新技术以增强可持续发展势在必行。本项目针对水热氧化碳水化合物产甲酸，乙酸采用H2O2或O2氧化剂导致的环境高负荷等问题，创新性地提出用CO2（温室气体）或金属化物氧化剂促进碳水化合物类生物质水热氧化产甲酸和乙酸的新思路。该思路是基于CO2或金属氧化物（如CuO）在水热条件下能还原的最新发现提出的，预备实验已从现象上证实了其可行性。研究主要包括：CO2与碳水化合物共存体系的产物鉴别方法论的建立；CO2或金属氧化物促进碳水化合物水热产氧化产甲、乙酸的机理，以及反应条件优化；建立高温高压水热反应原位红外观察系统，深化机理研究。目标研究碳水化合物生物质拟采用模型化合物葡萄糖以及纤维素。.本项目结合水热反应条件下碳水化合物的强还原性与CO2或金属氧化物的氧化性，用CO2或金属氧化物代替H2O2或O2氧化剂，不仅思路新颖，而且具有高的学术价值与应用前景。

结项摘要

探索绿色、环保、原子经济性的生物质资源化利用新技术以增强可持续发展势在必行。本项目针对水热氧化碳水化合物产甲酸，乙酸采用H2O2 或O2 氧化剂导致的环境高负荷等问题，创新性地提出用CO2（温室气体）或金属化物氧化剂促进碳水化合物类生物质水热氧化产甲酸和乙酸的新思路。主要研究内容及成果有如下：.1).CO2促进碳水化合物转化为有机酸。.同位素示踪实验及NMR、高能GC-MS分析结果表明，CO2 可有效促进葡萄糖（碳水化合物的模型化合物）产甲酸和乙酸，提出氢迁移反应机理。.2) 金属氧化物促进碳水化合物水热产氧化产甲、乙酸、乳酸。.研究表明，CuO是一种良好的固体氧化剂，可有效提高葡萄糖、纤维素等碳水化合物产有机酸。纤维素产总有机酸产率(甲酸、乙酸、乳酸、乙醇酸)可达41.0%。在连续流式反应器进行的CuO转化葡萄糖研究中，188 oC和9 s下，获得最高的乳酸产率59％。在间歇式反应器内，在300 oC和60 min下，获得最高的乙酸产率32％。.3) 金属盐氧化碳水化合物产有机酸.硝酸铜和硫酸铜对纤维素产有机酸有促进作用，总有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、乙醇酸)产率最高为57.4%。硝酸铜中的铜离子能够被纤维素完全还原为单质铜。.4) CuO氧化木质素模型化合物水热反应产有机酸.愈创木酚在水热条件下可以与CuO 发生氧化还原反应生成有机酸，产物中有较多的马来酸和富马酸等更高附加值的C4-二羧酸生成。添加均相碱可以提高有机酸的选择性产率，适当减少愈创木酚的用量也可以提高有机酸选择性，250 oC反应4 h，有机酸选择性产率可达47.0%。CuO被还原为单质Cu。本研究为存量丰富但难以利用的木质素的资源化转化提供了新方法。.5) 金属氧化物促进微藻水热氧化产乙酸.研究表明，CuO和ZrO2可促进微藻产乙酸，产率分别可达35%和23%。研究为微藻高效资源化利用提供了新思路。.

项目成果

期刊论文数量（29）
专著数量（2）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Highly efficient water splitting and carbon dioxide reduction into formic acid with iron and copper powder
用铁和铜粉高效分解水和二氧化碳还原成甲酸
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Zeng; Xu;Li; Qiuju;Huo; Zhibao;Jin; Fangming
  • 通讯作者：
    Fangming
Hydrazine as a facile and highly efficient hydrogen source for reduction of NaHCO3 into formic acid over Ni and ZnO catalysts
肼作为一种简便高效的氢源，可在 Ni 和 ZnO 催化剂上将 NaHCO3 还原为甲酸
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Yao Guodong;Chen Feiyan;Huo Zhibao;Jin Fangming
  • 通讯作者：
    Jin Fangming
One-Pot Hydrothermal Conversion of Cellulose into Organic Acids with CuO as an Oxidant
CuO 为氧化剂一锅水热法将纤维素转化为有机酸
  • DOI：
    10.1021/ie404311d
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Yao; Guodong;Huo; Zhibao;Zeng; Xu;Jing; Zhenzi
  • 通讯作者：
    Zhenzi
Reduction of CuO into Cu with Guaiacol as a Model Compound of Lignin with a Homogeneous Catalyst of NaOH
NaOH 均相催化剂下作为木质素模型化合物的愈创木酚将 CuO 还原为 Cu
  • DOI：
    10.1021/ie5007239
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Zeng; Xu;Yao; Guodong;Jing; Zhenzi;Jin; Fangming
  • 通讯作者：
    Fangming
Hydrothermal Conversion of Catechol into Four-Carbon Dicarboxylic Acids
邻苯二酚水热转化为四碳二羧酸
  • DOI：
    10.1021/ie5036447
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Yin; Guodong;Jin; Fangming;Yao; Guodong;Jing; Zhenzi
  • 通讯作者：
    Zhenzi

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其他文献

Production of formic and acetic acids from phenol by hydrothermal oxidation
苯酚水热氧化生产甲酸和乙酸
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Research on Chemical Intermediates
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    金放鸣
  • 通讯作者：
    金放鸣
Synthesis of Cd Hydroxide Particles with Hollow Structures by a One-Step Process
一步法合成空心结构氢氧化镉颗粒
  • DOI：
    10.1021/ie201518t
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金放鸣
  • 通讯作者：
    金放鸣
From NaHCO3 into formate and from isopropanol into acetone: Hydrogen-transfer reduction of NaHCO3 with isopropanol in high-temperature water
从 NaHCO3 生成甲酸盐，从异丙醇生成丙酮：NaHCO3 在高温水中与异丙醇的氢转移还原
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Green Chem., 2011, in pres
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金放鸣
  • 通讯作者：
    金放鸣
Catalytic activity of Ni3S2 and effects of reactor wall in hydrogen production from water with hydrogen sulphide as a reducer under hydrothermal conditions
水热条件下以硫化氢为还原剂制水制氢中Ni3S2的催化活性及反应器壁的影响
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2012.11.014
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    金放鸣
  • 通讯作者：
    金放鸣
A novel method for producing hydrogen from water with Fe enhanced by HS- under mild hydrothermal conditions
温和水热条件下 H2S- 增强的 Fe 水制氢新方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    金放鸣
  • 通讯作者：
    金放鸣

其他文献

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低温生物质直接还原铁化合物的炼铁新方法研究
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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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