无溶剂催化氢解实现木质素全解聚高产单环/多环芳烃

针对木质素C–O/C–C键难断裂导致单环芳烃(MAHs)和多环芳烃(PAHs)产率低的难题，研究人员采用MoS2 催化氢解体系，在450°C、8 MPa H2 条件下实现木质素100%转化，获得61.9 wt%油相产物（含40.4 wt% MAHs和16.7 wt% PAHs），氧含量<1 wt%。该研究为生物质资源高值化提供了绿色新策略。

　　

木质素作为自然界储量第二的天然芳香族聚合物，每年仅造纸工业就产生约5000万吨废弃物。其结构中富含的单环芳烃(MAHs)和多环芳烃(PAHs)是航空燃料、半导体材料的关键前体，但顽固的C–C键（断裂温度≥439°C）和复杂的交联结构使其解聚效率长期低于35 wt%。传统高温热解易导致焦炭形成，而氧化法又会破坏芳环结构。如何实现木质素全组分定向转化为高附加值化学品，成为生物质精炼领域的"圣杯"难题。

北京化工大学的研究团队在《Fuel》发表突破性成果，开发出无溶剂MoS₂
催化氢解体系，通过精确调控反应条件，首次实现木质素中C–O和C–C键的同步断裂。研究采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)、二维气相色谱(GC×GC-MS)等技术分析产物组成，结合热重分析(TG/DTG)和元素分析揭示转化机制。关键发现包括：在450°C、8 MPa H₂
、4小时条件下，木质素完全转化为93.8%碳利用率的油相产物，其中MAHs占比达40.4 wt%，PAHs达16.7 wt%，且油相氧含量降至1 wt%以下。

材料与方法
研究选用酶解木质素(EOL)为原料，MoS₂
为催化剂，在高压反应釜中进行溶剂-free氢解实验。通过系统考察温度、压力、时间三因素确定最优条件，采用GC-MS和GC×GC-MS联用技术定量分析产物分布，结合同位素标记实验和模型化合物（联苯、二苯醚等）验证反应路径。

关键结果

1. 反应条件优化：温度是影响C–C键断裂的关键因素，低于400°C时油相产物以酚类为主；当温度升至450°C，MAHs和PAHs总产率提升3倍。
2. 产物特征：GC×GC-MS检测到包括萘、菲等16种PAHs，以及苯、甲苯等12种MAHs，其中三环以上PAHs占比达7.3 wt%。
3. 机理揭示：MoS₂
   通过硫空位活化H₂
   生成氢自由基(H·)，这些活性氢物种可稳定解聚中间体，抑制再聚合反应。

结论与意义
该研究建立了木质素全组分定向转化的新范式：① 突破传统氢解温度限制，实现C–C键高效断裂；② 提出的"氢自由基稳定化"机制为抑制焦炭形成提供普适性策略；③ 溶剂-free体系符合绿色化学原则。相比现有技术，该方案将芳香烃总产率从34.6 wt%提升至57.1 wt%，为生物航油生产开辟了新原料路径。研究团队进一步指出，MoS₂
催化剂的硫空位可调特性，为后续开发适应性更广的催化体系奠定了理论基础。