研究发现太阳能驱动生物质全利用新方法

厦门大学教授王野课题组和程俊课题组合作，发现并利用量子点催化剂对木质素特定化学键的高效活化性能，首次实现了可见光照射下原生木质素在温和条件下的完全转化。相关成果近日在线发表于《自然—催化》。

木质素是自然界储量最丰富的芳香化合物之源，其化学键链结构中β-O-4键占60%，选择性地切断该键是获得高值芳香化合物单体的关键。研究发现，可见光照射下，CdS纳米粒子在室温条件下即可高效催化木质素模型分子中β-O-4的断键，其效率高于传统的高温热催化体系。

然而，当以真实生物质（桦木）为原料时，CdS纳米粒子基本无法催化转化其中的原生木质素。其主要原因是原生木质素在温和条件下几乎不溶于任何溶剂，使得反应物（原生木质素）和多相催化剂无法实现分子水平上的有效接触。

研究人员发现并充分利用了CdS纳米粒子量子点的胶体特性，通过调节量子点的表面活性剂和所使用的溶剂，使量子点高分散或近似溶于溶剂中。结果显示，在可见光照射下，得到了84%的理论芳香化合物单体产率。进一步通过弱酸催化水解半纤维素，获得84%的木糖产率；通过酶解纤维素，获得91%的葡萄糖产率，最终实现了木质纤维素的全利用。