創新點
木質生物質微波熱解具有反應速率快、易于控制、安全無污染等優點，為高效利用木質生物質提供可能。本文系統地介紹了木質纖維素組分的結構，詳細闡述了木質纖維素各組分的熱解機制，并比較了微波熱解與傳統熱解的差異，探討了不同種類催化劑（碳基材料、分子篩、金屬氧化物等）在促進生物質微波熱解選擇性生成特定高值化學品中的作用機制，提出了熱解動力學模型和熱解產物高效分離等未來研究方向，為木質生物質微波熱解技術提供借鑒和參考。
通訊作者簡介
嚴凱，男，中山大學環境科學與工程學院教授、博士生導師；國家萬人計劃青年拔尖人才，中山大學“百人計劃”杰出人才，校逸仙優秀學者。課題組長期從事生物質的資源化能源化等領域的研究。在Nature 子刊, Angewandte Chemie International Edition, Applied Catalysis B: Environmental, ACS Catalysis, AICHE Journal等國際學術期刊上發表SCI論文百余篇；申請國家專利15項，授權9項含美國專利、澳大利亞專利各1項，企業轉化1項；受邀編著生物質英文專著3章，受邀擔任Frontiers in Plant Science, Sustainable Horizons等期刊副主編，受邀擔任Green Energy Environment, Current Green Chemistry, Biochar, eScience, Chinese Chemical Letters, 《物理化學學報》等期刊編委/青年編委；獲得國際IAAM Medal獎、教育部科技進步一等獎、RSC Top 1%高被引學者、廣東省環境科學學會青年科技獎等多項獎勵。
第一作者簡介
微波熱解木質生物質的研究進展
作者
單位
1. 中山大學 環境科學與工程學院
2. 廣東工業大學 環境科學與工程學院
3. 華南農業大學 嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室
基金項目
1. 國家重點研發計劃資助項目（2023YFC3900059）
2. 廣州市科技計劃資助項目（202206010145）
3. 國家自然科學基金資助項目（22078374,22378434）
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摘要
研究背景
全球人口的增加和經濟發展對能源需求日益增長。盡管能源種類不斷涌現，但液態烴燃料（通常為汽油和柴油）仍占全球總能源消耗的約20.0%，并主導著現有能源基礎設施。與此同時，工業和日常生活對石化產品的需求仍處于較高水平。由于化石資源日益枯竭和環境問題，用于石化產品和運輸燃料的可再生和可持續替代品正在被廣泛開發。其中，木質纖維素類生物質由于其來源廣泛、可再生、低成本的特性，已得到大家的廣泛關注。
木質纖維素生物質是具有巨大前景的可再生能源資源，可以從農業和森林殘留物、多年生木材、城市和工業廢物等原材料中獲得。生物質熱解能夠回收生物質原料的化學值和熱值，是一種可行的熱化學轉化途徑。這種轉化方法可以產生高達70.0%~95.0%的生物油產量。生物質熱解的溫度范圍一般為300~1000°C。常規快速熱解產生的生物油餾分分布廣泛，催化生物質快速熱解可提高生物油餾分的品質。熱解生物油的主要成分是酸、醛、酮、呋喃、酚和烷基化（聚）酚，以及相對少量的酚、丁香酚、甲酚和二甲苯酚。這些熱解產物可以進一步通過加氫脫氧反應轉化為高品質的液體燃料或者平臺化合物。此外生物質熱解產生的生物質碳也具有多種用途。與傳統熱解方法比較，微波熱解技術具有許多優點，包括快速均勻地加熱大塊原料、生產高質量和穩定性的生物油以及快速啟動和關閉的瞬時響應。一些研究人員認為微波熱解轉化途徑可用于處理大量生物質原料。比較研究表明，由于微波輻射的快速加熱效應，與傳統/電爐熱解相比，微波熱解產生更多的生物油。
本綜述將重點論述木質纖維素生物質的微波熱解的最新研究進展，對木質纖維素的組分、熱解機制進行系統介紹，并重要討論微波輔助熱解（Microwave Assisted Pyrolysis，MAP）中的熱解條件、催化劑種類對產物的影響。
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引文格式
蔣志偉,劉鵬昊,嚴凱.微波熱解木質生物質的研究進展[J/OL].能源環境保護:1-10[2023-12-22].https://doi.org/10.20078/j.eep.20231204.
JIANG Zhiwei,LIU Penghao,YAN Kai.Recent advances in the microwave pyrolysis of lignocellulosic biomass[J/OL].Energy Environmental Protection:1-10[2023-12-22].https://doi.org/10.20078/j.eep.20231204.
