低碳与生物质教学课件

1、简述低碳经济中生物质化学的发展机会1、选题求异（问题、方法、途径） 2、文字简练 3、附主要参考文献（手写、打印均以一页A4纸为限；手写材料纸以3页为限）聚乳酸Poly(lactic acid); Polylactide聚乳酸原料-产品循环图乳酸聚乳酸纤维废弃物二氧化碳水淀 粉丙交酯开环聚合反应Optical isomers of lactic acid聚乳酸结构的复杂性三种乳酸性质的比较(+)-乳酸及(-)-乳酸的球棒模型20D（水）熔点/pKa（+）-乳酸（-）-乳酸（)-乳酸+3.82-3.8205353183.793.793.86D-Lactide PDLADL-Lactide PDL

2、LADL-Polylactide (Random)D- Polylactide (-D-D-D-)L- Polylactide (- L-L-L-)D-, L- block (D-D-D-L-L-L) DL-, L-copolymer (DLL-L)DL-, D-copolymer (DLD-D)D-, L-complex (-D-D-D-/-L-L-L-) Structures of polylactide (polylactic acid, PLA)光合作用的启示nCO2 + nH2O (CH2O)n + nO2hv1915年R.威尔斯泰特(德国)： 植物色素(叶绿素)的研究1930年H.

3、非舍尔(德国)： 血红素和叶绿素的性质及结构方面的研究1961年M.卡尔文(美国)： 植物光合作用机理1965年R.B.伍德沃德(美国)： 叶绿素全合成1988年J.戴森霍弗，R.胡伯尔，H.米歇尔(德国)： 光合作用反应中心的三维结构1992年R.A.马库斯(美国)： 溶液中的电子转移反应理论及在光合作用中的应用2019年P.B.博耶(美国)，J.E.沃克尔(英国)，J.C.斯科(丹麦)： ATP和ATP酶与光合作用有关的Nobel化学奖景天酸代谢途径一、太阳能（光）利用： 太阳能转化成化学能二、二氧化碳利用： 二氧化碳转化成碳水化合物三、酶催化： 环境温度光合作用中化学反应的特点暗反应光反

4、应启示一：人工模拟光合作用NADPH: 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 Tabushi, Iwao; Yazaki, Akira; Koga, Noboru; Iwasaki, Keiji： Artificial photosynthesis system of bacteria type， Tetrahedron Letters，1980, 21(4)：373-6. 启示二： 光分解水制氧气和氢气启示三：将二氧化碳转化成有机碳 maximum CO2 conversion: 23.2%Yields: 20% Selectivity: 96%byproduct150 oC160 barK. M. K

5、erry Yu, Connie M. Y. Yeung, and Shik Chi Tsang：Carbon Dioxide Fixation into Chemicals (Methyl Formate) at High Yields by Surface Coupling over a Pd/Cu/ZnO Nanocatalyst，JACS, 2019, 129, 6360-6361123H2: 0.16mmol/hCH4: 0.25mmol/h Formation rateCO2 + H2OCH4 + HCOOH +HCHO + CH3OH + C2H5OHPt-loaded K2Ti6

6、O13Fe-Cu-K/DAY,SunlightTiO2UVCH4 + H2 + CONi/ NiOMWCH4 + C2H6 + CH3OH + CH3COCH3 + C3 C4 alcohols1 Sci. Techn. Adv. Mater. 2019, 8, 8992 and Catalysis Today, 2019, 115, 269-2732 Appl. Catal. B - Environ. 2019, 41, 3873963 Res. Chem. Intermediat. 1991, 16, 241-255.Product formation from photocatalyti

7、c reduction of CO2 with H2O using TiO2 pellets 聚碳酸酯启示四：基因工程“利用胚胎干细胞把特定基因改性引入实验鼠的原理” 二、生物质热化学转化将长期的地质化学过程转变为短时的化工生产过程。Paul J. Dauenhauer, Bradon J. Dreyer, Nick J. Degenstein, and Lanny D. Schmidt: Millisecond Reforming of Solid Biomass for Sustainable: Fuels, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 46, 5864 586

8、7(University of Minnesota)“We proposed a process by which C(gr) could be extracted from CO2 using high-temperature solar energy.”背景一、利用太阳能产生的高温将二氧化碳转化成碳三、太阳能高温用于化学转化希尔反应 (Hill reaction) ： 1939年英国剑桥大学的希尔(Robert. Hill)发现在分离的叶绿体(实际是被膜破裂的叶绿体)悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气：其中的电子受体被称为希尔氧化剂(Hill oxidant

9、)，铁氰化钾、草酸铁、多种醌、醛及有机染料都可作为希尔氧化剂。 The reduction of gaseous oxides such as CO2 and H2O is an important concern in industrial processes and pollution control. Here we report the reduction of carbon dioxide to carbon with an efficiency of nearly 100% at 290oC using cation-excess magnetite (Fe3+dO4, d=0.1

10、27). In this reaction, the oxygen in the CO2 is transferred, in the form of O2-, to the cation-excess magnetite, and no gas is evolved. The carbon in the CO2 is reduced to carbon (zero valence) by the addition of an electron donated from the cation-excess magnetite to maintain electrical neutrality

11、during the transfer of the O2- to the magnetite. When we used H2O in place of CO2, hydrogen gas was evolved, indicating that the same mechanism can also reduce H2O.YUTAKA TAMAURA & MASAHIRO TAHATA：Complete reduction of carbon dioxide to carbon using cation-excess magnetite，Nature 346, 255 - 256 (19

12、July 1990); doi:10.1038/346255a0背景二、利用太阳能产生的高温将水分解成氧与氢A. T-Raissi, N. Muradov, C. Huang, O. Adebiyi: Hydrogen From Solar Via Light-Assisted High-Temperature Water Splitting Cycles, Journal of Solar Energy Engineering, 2019, 129:185Biomass Pyrolysis under Microwave IrradiationCelluloseCatalystMicrowaves/150oC 150sCharcoal + Tar 70%Gases 30%WoodCatalystMicrowaves/150oC 150sCharcoal + Tar 70%G