木质纤维素和草本生物质在多相催化剂上的还原催化分馏（RCF）可以有效地回收高产率的酚类单体和富含综纤维素的固体，这些产品可以进一步用于生产增值化学品和第二代生物燃料。催化剂的选择对RCF过程的性能起着至关重要的作用，高负载量为5wt%的贵金属催化剂(如Pt、Pd和Ru)已被广泛应用于获得高产率的酚醛单体和脱木素的富含综纤维素的固体。

近日，韩国成均馆大学Jaehoon Kim报道了在N掺杂碳(CNX)载体催化剂上负载极低Pd的生物质RCF能够以接近理论上的最高产率产生酚类单体，并且具有高的富含综纤维素的固体回收率。

文章要点

1）在250 °C、初始氢气压力3.0 MPa、钯负载量为0.25wt%的CNX（Pd_0.25/CNX）催化剂上转化桦木，木质素酚醛单体碳产率为52.7%，高脱木素综纤维素收率为84.2%。

2）Pd_0.25/CNX催化剂既含有超小的Pd纳米团簇，又含有稳定在N-官能化碳载体上的单个Pd原子。Pd_0.25/CNX催化剂上发生的高活性氢解和双键饱和反应主要生成4-正丙基愈创木酚/丁香酚。相反，在典型的5wt%Pd/活性炭催化剂上，4-正丙醇愈创木酚/丁香酚是主要生成物种，其中含有残留的-OH基团。

3）研究人员利用密度泛函理论（DFT）计算，讨论了合成不同类型酚醛单体的可能反应途径。此外，Pd_0.25/CNX催化剂在其他类型的生物质如橡树、松树和芒属植物上表现出了优异的循环流化床性能。

超低负载量的钯催化剂的成功开发与利用有利于实现经济可行的RCF技术。

Jaeyong Park, et al, Highly efficient reductive catalytic fractionation of lignocellulosic biomass over extremely low-loaded Pd catalysts, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03393

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03393