Schematisk representation av fotokatalytisk dekarboxyleringsstrategi för alkanproduktion från biomassa-härledda fettsyror. Kredit:Huang Zhipeng
Forskare under ledning av prof. Wang Feng vid Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin har rapporterat att fotokatalytisk dekarboxylering är en effektiv alternativ väg för att omvandla biomassa-härledda fettsyror till alkaner under milda förhållanden med omgivande temperatur och tryck. . Detta fynd publicerades i Naturkatalys den 19 feb.
Långkedjiga alkaner är huvudkomponenten i diesel och flygbränsle. Därför, produktion av dessa alkaner från förnybar biomassa, som biomassa-härledda fettsyror istället för fossila resurser, är viktigt för att utveckla en hållbar energiförsörjning. Dock, de flesta etablerade katalytiska system kräver hårda driftsförhållanden (d.v.s. hög temperatur och tryck) och för högt H 2 konsumtion.
Forskarna fann att under belysning, dekarboxyleringen av fettsyror kan lätt induceras av fotogenererade hål på halvledaren TiO 2 , därefter genererar alkylradikalmellanprodukter.
Dock, på grund av den okontrollerbara reaktiviteten hos alkylradikaler, produktionen av önskade alkaner kännetecknades av låg selektivitet. "Rationell kontroll av omvandlingen av radikalintermediärer för föredragen väteterminering är nyckeln till hög selektivitet för att erhålla alkanprodukter, " sa prof. Wang.
Forskarna upptäckte att när de exponerade katalysatorn Pt/TiO 2 till H 2 i atmosfär med ljus, interaktionen mellan katalysatorn och H 2 genererade en väterik yta, så att fotogenererade radikaler snabbt kan termineras av ytvätearter, sålunda i hög grad hämmande av oligomerisering.
Dessa resultat visar att Cn-1-alkaner kan erhållas från biomassa-härledda C12-C18-fettsyror i höga utbyten (större än eller lika med 90%) under milda förhållanden (30 °C, H 2 tryck mindre än eller lika med 0,2 MPa) med 365 nm LED-bestrålning. Dessutom, de genomsnittliga produktionshastigheterna är jämförbara med de för termokatalytiska system som arbetar under hårda reaktionsförhållanden.
Tallolja och sojabönfettsyror är lågvärdiga biprodukter från raffineringsindustrin för massa och sojabönolja, respektive. Forskarna genomförde omvandling av dessa två industriella fettsyrablandningar, erhåller alkanprodukter i högt utbyte (upp till 95%).
"En sådan grön och miljövänlig process är lovande. Den överbryggar fotosyntetisk kemi och industriell katalys, och förlänger fotoenergiutnyttjandekedjan. Det är särskilt lovande med tanke på de rikliga tillgängliga fettsyrorna av låg kvalitet i Kina, " sa Wang.
