废弃油脂制备航空燃油技术的新突破

随着航空运输业的高速发展和温室效应的不断加重，寻找传统航空燃油替代品成为全球学者关注的焦点。目前废弃油脂加氢脱氧技术被认为是最具潜力的传统航空燃油的替代方式。该技术路线主要是通过两段加氢工艺制备长链烷烃，存在操作复杂、氢耗大、成本高等诸多问题。因此，实现废弃油脂经济、简易、非临氢的航空燃油制备技术成为当前的重要挑战。

浙江大学生物质化工教育部重点实验室的吕秀阳（点击查看介绍）和傅杰（点击查看介绍）团队近年来一直潜心于废弃油脂制备航空燃油的研究（Energ. Environ. Sci., 2010, 3, 311; ACS Catal., 2011, 1, 227; ChemSusChem, 2011, 4, 481; Bioresour. Technol., 2013, 146, 569；Fuel., 2015, 139, 678; Sci. Rep., 2016, 6, 27820; Energ. Fuels, 2016, 30, 7291; Energ. Fuels, 2017, 31, 6163; Catal. Commun., 2017, 98, 26），首次提出了废弃油脂经水解、加氢、脱羧三步法制备长链烷烃的工艺，大大降低了整个过程的氢耗，但加氢步骤仍需消耗一定的氢气。除此之外，加氢、脱羧两步反应对催化剂需求的差异性及贵金属的使用令整个过程复杂且成本较高。

基于此，该课题组和哥伦比亚大学的陈经广（点击查看介绍）课题组合作，研发了以甲醇为氢源的Cu-Ni合金负载型催化剂高效催化不饱和脂肪酸一步制备长链烷烃的方法，并成功将该技术推广到地沟油与微藻油水解产物的原位加氢脱羧中，效果显著。该方法很好地弥补了传统技术存在的操作复杂、氢耗大、成本高等诸多问题。作者为避免高压氢气的使用，采用甲醇作为氢供体，并结合Cu基催化剂优良的原位产氢、加氢活性及Ni基催化剂优良的脱羧活性，设计并合成了双金属Cu-Ni合金催化剂。该催化剂不仅兼具单金属Cu、Ni的有效活性，且极大地抑制了Ni基催化剂中存在的裂解反应，实现了不饱和脂肪酸非临氢一步制备长链烷烃。随后他们对比了单金属Cu、Ni及不同配比的Cu-Ni合金负载型催化剂对油酸原位加氢脱羧的区别，筛选出Cu:Ni为1:2的合金催化剂，其原位加氢脱羧活性明显优于单金属Cu、Ni基催化剂，甚至优于商品级5%的Pt/C。

为了解析Cu-Ni合金催化剂优异性能的原因，作者进行了一系列的表征分析。结果显示，Cu-Ni合金催化剂相比单金属Cu基催化剂对脂肪酸中羧基的吸附更强，从而提高了脱羧的活性；相比Ni基催化剂对C-C键的吸附能力大幅度减弱，裂解反应活性显著降低、副产物明显减少。Cu-Ni合金催化剂的优异性质有望实现废弃油脂非临氢一步制备长链烷烃。

这一成果近期发表在Green Chemistry 上，文章的第一作者是浙江大学的博士研究生张子豪，浙江大学的傅杰副教授和哥伦比亚大学的陈经广教授为共同通讯作者。

该论文作者为：Zihao Zhang, Qiwei Yang, Hao Chen, Kequan Chen, Xiuyang Lu, Pingkai Ouyang, Jie Fu, Jingguang G. Chen

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

In situ hydrogenation and decarboxylation of oleic acid into heptadecane over a Cu–Ni alloy catalyst using methanol as a hydrogen carrier

Green Chem., 2018, 20, 197, DOI: 10.1039/C7GC02774E

导师介绍

吕秀阳

http://www.x-mol.com/university/faculty/21724

傅杰

http://www.x-mol.com/university/faculty/21722

陈经广

http://www.x-mol.com/university/faculty/37845