2017年高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）推荐项目公示材料（自然奖、自然奖-直报类）
1、项目名称：生物质选择性热解制取高品质液体燃料基础理论与方法
2、推荐奖种：自然科学奖一等奖
3、推荐单位（专家）：东南大学
4、项目简介:
本项目属于生物质能利用领域。利用可再生的生物质资源大规模制备高品质液体燃料，对解决我国石油资源短缺和农林废弃物清洁高效利用等问题具有重要意义。然而，生物质热化学制取高品质液体燃料技术至今尚无工业化应用，主要原因是目前制备方法套用了针对碳氢化合物的石油炼制技术，而生物质是富含碳氧键的原料，大量活泼含氧基团的存在加剧了缩聚等副反应，影响了产品的质量和收率，必须创新发展新的炼制理论和方法。在国家自然科学基金等项目的支持下，经过多年潜心研究，揭示了生物质选择性热解碳氧键断裂与缩聚机理，建立了定向制取高品质含氧与不含氧液体燃料新途径的理论与方法。主要科学发现如下：
1.解析了生物质三组分选择性热解中碳氧键断键次序、组分间的相互作用机
制
阐明了生物质中碳氧键键合结构差异，系统地解析了生物质三组分（纤维素、半纤维素、木质素）在热解过程中碳氧键断裂次序，明晰了催化剂对热解关键中间产物的生成和演变的作用机制，构建了生物质选择性热解动力学模型。创新性地提出去除生物质中一个组分，完整保留其他二个组分，研究组分间相互作用的新方法，建立了组分相互作用的评价系统。
2.建立了生物质选择性热转化为高品质烃类不含氧和醇类含氧液体燃料的理
论基础
在国际上首次发现了生物质直接催化热解-齐聚异构制取汽柴油、航油等烃类不含氧燃料的反应新途径，阐明了生物质大分子在催化剂表面定向剪裁脱氧变成小分子，随后进入催化剂内部重整、环化、异构的反应机理。基于生物质
热解碳氧键演变与赋存规律的研究，提出了对生物油轻质组分选择性分级加氢，重质组分化学链制氢提供氢源，制取醇类含氧燃料的新途径，阐明了分级加氢和化学链制氢的作用原理。
3.揭示了生物质选择性热解产物缩聚机理，提出了抑制缩聚的方法
发现了生物质有效氢碳比低是造成产物缩聚的核心因素，揭示了生物质热解缩聚中间产物的组成及演变规律、组分缩聚结焦机理，建立了缩聚结焦动力学模型。提出了生物质与废弃富氢原料（废塑料、
废油脂等）共催化热解提高有效氢碳比、抑制缩聚的调控方法，通过同位素示踪等方法揭示了生物质与富氢原料间氢转移机制。发现了催化剂表面酸位点强度和分布是影响产物缩聚的另一重要因素，提出通过化学液相沉积覆盖、表面脱铝等方法调控酸位点，抑制缩聚的方法。
项目团队在本领域国际权威刊物共发表SCI 收录论文56篇，9篇代表性论文共被他引718次，其中SCI他引456次（不记专著他引），出版中文专著1部（43万字），英文专著章节2章。第一完成人肖睿连续三年（2014-2016）入选能源学科中国高被引学者，担任能源领域权威期刊Fuel Process. Technol.（IF3.85）副主编，Int. J. Greenh. Gas. Con.（IF4.06）、太阳能学报等期刊编委，教育部科技委学部委员等学术兼职。基于项目理论成果，建成了国际首套千吨级生物质热化学催化制含氧液体燃料示范装置，醇类化合物选择性达到87%。
