近日，中科院大連化物所王峰研究員團隊與北京大學馬丁教授合作，在生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化領域取得重要進展。相關成果“生物質(zhì)基含氧化合物水溶液選擇性制備相分離產(chǎn)品”，發(fā)表在《自然-通訊》上。
　　ABE發(fā)酵液以淀粉或纖維素為原料，經(jīng)丙酮丁醇梭菌發(fā)酵得到，是燃料和化學品的重要來源。ABE發(fā)酵液一般濃度較低，目前利用方式為通過濃縮、分離等提純過程得到純品丙酮、丁醇及乙醇產(chǎn)物，不可避免地帶來高能耗等問題，限制其廣泛應用。因此，ABE發(fā)酵液理想的利用方式是不經(jīng)分離而直接轉(zhuǎn)化制備燃料或化學品。然而，對于生物質(zhì)的直接轉(zhuǎn)化而言，實現(xiàn)同時兼具高轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)物高選擇性仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
　　王峰科研團隊采用錫摻雜的二氧化鈰催化劑，實現(xiàn)了ABE發(fā)酵液的直接催化轉(zhuǎn)化，碳轉(zhuǎn)化率可達到70%，主要產(chǎn)物為4-庚酮，其選擇性高達86%。此外，在以往已報道的ABE發(fā)酵液轉(zhuǎn)化的催化體系中，人們普遍認為水是催化劑的毒化劑，然而，在本工作的催化體系中，水卻參與反應，促使目標產(chǎn)物4-庚酮的選擇性生成。該過程以ABE水溶液為原料，而產(chǎn)品4-庚酮為油相，因此僅通過簡單的傾倒和蒸餾即可獲得95%純度的4-庚酮。
　　本項研究將鈰基材料應用拓展至復雜的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化體系，耦合生物發(fā)酵與化學催化過程，實現(xiàn)單一化學品的高選擇性制備，既具有科學研究意義，又具有潛在應用前景。