乙醇-氢氧化钠协同预处理耦合催化热解促进废弃醋酸纤维素高效定向转化为左旋葡聚糖酮

针对废弃醋酸纤维素(CA)高值化回收难题，研究人员通过乙醇-NaOH协同预处理结合磷酸活化碳(PAC)催化热解技术，成功将CA定向转化为高附加值左旋葡聚糖酮(LGO)，产率从2.67 wt%提升至17.84 wt%，为CA废弃物资源化提供了创新解决方案。

　　

随着全球醋酸纤维素(CA)年产量突破210万吨，其废弃物处理问题日益严峻。这种由棉短绒乙酰化合成的生物基材料，虽广泛应用于镜架、包装等领域，但传统处理方式难以实现其分子结构中葡萄糖骨架的高效利用。更棘手的是，CA中乙酰基团会阻碍热解过程中关键中间体——左旋葡聚糖酮(levoglucosenone, LGO)的形成，这种单价超5000美元的手性化合物在抗癌药物合成中具有不可替代性。

中国科研团队创新性地提出"预处理-催化热解"协同策略。通过乙醇溶胀和NaOH脱乙酰的协同作用，成功破解了CA分子链致密排列和乙酰基团阻碍反应的难题。扫描电镜显示预处理后CA表面出现大量裂纹，比表面积显著增加；红外光谱证实乙酰基特征峰(1740 cm^-1)完全消失。当结合磷酸活化碳(phosphoric acid-activated carbon, PAC)催化体系时，Py-GC/MS检测到LGO产率飙升至17.84 wt%，较未处理CA提升近6倍。

研究采用三大关键技术：1) 乙醇-NaOH梯度预处理优化CA理化性质；2) PAC催化剂制备与表征；3) 热重-气质联用(Py-GC/MS)实时监测产物分布。通过系统考察预处理温度(20-80℃)、NaOH浓度(0.25-1.00 mol/L)等参数，发现40℃下0.75 mol/L NaOH处理效果最佳。

【Physicochemical properties】部分揭示：乙醇预处理使CA溶胀度提升39%，NaOH处理则完全水解乙酰基(C=O键)，使材料羟基含量恢复至天然纤维素水平。这种双重修饰显著改善了CA在PAC催化剂表面的可及性。

【Conclusions】指出：该研究不仅建立了CA废弃物定向转化技术路线，更创新性地通过分子结构调控实现了生物质转化选择性突破。PAC催化剂中磷酸基团(-PO₄)与预处理后CA暴露的羟基形成氢键网络，有效引导反应向1,6-缩醛环路径发展，最终促成LGO的高效生成。

这项发表于《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》的研究，为生物质废弃物精准转化为高值化学品提供了范式。Qiang Lu团队提出的"结构调控-催化定向"策略，可延伸至其他纤维素衍生物处理领域，对实现"双碳"目标下的资源循环具有重要启示。