γ戊内酯(GVL)已被确定为一种绿色和可再生的溶剂,用于提高生物质转化和各种有机反应的效率。它可作为液体燃料、香料和食品添加剂。更重要的是,GVL可用于合成汽油和柴油燃料(例如C8-C18烷烃和2-甲基四氢呋喃)以及高价值化学品(如1,4-戊二醇、甲基戊酸、离子液体和聚合物)。
中国科学院西双版纳热带植物园生物能源组与贵州大学联合培养的博士研究生李虎,在研究员方真和教授杨松的指导下,采用共沉淀方法合成了一系列混合氧化物纳米颗粒。研究发现,在不使用外部氢源的情况下,还原后的磁性镍-氧化锆纳米颗粒可直接高效转化生物质衍生物(如乙酰丙酸乙酯、果糖、葡萄糖、纤维二糖和羧甲基纤维素)为GVL。使用磁性纳米颗粒Zr5Ni5(<20纳米)作为催化剂,在200℃下反应3小时,最大GVL产率达到95.2%。这些纳米催化剂具有酸碱双重性质,对GVL的合成具有协同催化作用。此外,磁性Zr5Ni5纳米颗粒可通过磁铁方便地回收,并可重复使用至少五次。
该研究成果以“Direct Catalytic Transformation of Biomass Derivatives into Biofuel Component γ-Valerolactone with Magnetic NiZr Nanoparticles”为题,发表在国际期刊《ChemPlusChem》上。