生物质快速热解制糠醛的实验研究及理论探讨综述

董晓晨， 叶小宁， 蒋晓燕， 胡 斌， 陆 强， 董长青

(华北电力大学 生物质发电成套设备国家工程实验室，北京 102206)

·综述评论——生物质材料·

生物质快速热解制糠醛的实验研究及理论探讨综述

董晓晨， 叶小宁， 蒋晓燕， 胡 斌， 陆 强， 董长青

(华北电力大学 生物质发电成套设备国家工程实验室，北京 102206)

糠醛是生物质快速热解的重要产物之一，通过对生物质进行定向热解可实现糠醛的选择性制备，从而获得一种新型的糠醛制备方法，实现生物质的高值化利用。概述了国内外对纤维素和半纤维素热解形成糠醛机理的实验研究和密度泛函理论分析，总结了生物质选择性热解制备糠醛的工艺技术，指出了今后的研究需要，明确糠醛的热解形成机理以及优化糠醛选择性制备的技术。

生物质；综纤维素；糠醛；快速热解机理；选择性制备

糠醛，学名为α-呋喃甲醛，是呋喃C-2位上的氢原子被醛基取代的衍生物。作为呋喃环系最重要的衍生物，糠醛是一种很好的有机溶剂，也是有机合成的重要原料。糠醛的化学性质活泼，可以通过氧化、缩合等反应制取众多的衍生物[1]，被广泛应用于合成树脂、合成塑料、食品、医药、染料等行业。传统的糠醛生产采用酸催化水解工艺[2]，具有能耗大、污染和腐蚀严重的缺点。近年来，在生物质快速热解的研究中，不同学者均发现糠醛是一种重要的热解产物，同时来自纤维素和半纤维素，而且在特定的热解反应条件下还可以显著提高糠醛的产率[3]，因此通过生物质定向热解选择性制备糠醛，可望提供一种新型的糠醛生产工艺。

1 纤维素快速热解生成糠醛

1.1 机理探讨

1.1.1 常规实验

纤维素快速热解过程中会生成大量的呋喃类产物，糠醛是其中最为重要的产物之一，一般在300 ℃左右开始生成糠醛。根据Lu等[4]的研究，随热解温度升高和时间延长， 300～550 ℃的温度范围内糠醛的绝对含量明显增加，到600 ℃以后含量增加趋于平稳；但糠醛在液体产物中的相对含量却表现出了不同的变化趋势，随着热解温度的升高以及时间的延长其相对含量反而降低。

不同的学者基于各自的实验研究结果提出了不同的糠醛形成机理。Dong等[5]提出纤维素经过解聚、开环、 C—C键断裂，最终由C-1～C-5或C-2～C-6缩醛、脱水形成糠醛，如图1所示。Shen等[6]认为糠醛主要来自于5-羟甲基糠醛的分解，具体形成途径如图2所示，纤维素经过解聚、开环、脱水、环化首先生成5-羟甲基糠醛，再脱去一分子甲醛生成糠醛。比较图1和图2的糠醛生成路径，主要不同点在于C—C键断裂和呋喃环生成的先后顺序。

图1 Dong等[5]提出的纤维素热解生成糠醛的路径

图2 Shen等[6]提出的纤维素热解生成糠醛的路径

除了多数学者认为的纤维素单体需先开环后形成糠醛的反应途径外，也有学者提出了其他观点。Collard等[7]提出的糠醛生成路径如图3所示，该路径中5-羟甲基糠醛仍为生成糠醛的前驱物，但与此前报道不同的是纤维素单体不再经过开环反应，而是直接由吡喃环收缩异构为呋喃环，之后脱水生成5-羟甲基糠醛，最后脱去一分子的甲醛生成糠醛。

图3 Collard等[7]提出的纤维素热解生成糠醛的路径

1.1.2 同位素示踪实验

在纤维素热解过程中，常规实验无法验证糠醛是由葡萄糖单元6个碳原子中哪5个形成的。为此，Paine等[8]利用同位素标记的葡萄糖进行了热解实验，发现所有的糠醛产物中，90%左右来自葡萄糖的C-1～C-5，剩余10%含有C-6，这说明大部分的糠醛是由葡萄糖单分子脱去C-6生成的，然而纤维素热解时还会发生葡萄糖分子间的缩合反应，缩合产物再分解生成的糠醛就可能包含C-6原子；此外，还对糠醛的离子碎片进行了分析，证明了约有3/4的糠醛的醛基侧链由C-1生成，其余1/4则来自于C-5和其他的干扰反应。基于此，提出了以下的糠醛生成路径，如图4所示。

图4 Paine等[8]提出的D-葡萄糖热解生成糠醛的路径

1.2 关键中间体

纤维素热解生成糠醛的反应路径中，涉及了一些关键中间体，对这些中间体的确认有助于深入了解糠醛的形成机理。一些学者提出，纤维素热解生成糠醛过程中，会经历呋喃果糖中间体，并且通过实验证实了果糖比葡萄糖更易热解生成糠醛[8]。与葡萄糖相比，果糖热解生成糠醛的路径反应步数较少，这应该是果糖比葡萄糖更易热解生成糠醛的主要原因之一，然而这并不能确定呋喃果糖一定是纤维素热解生成糠醛的必经中间体。

与呋喃果糖中间体观点相比，5-羟甲基糠醛中间体的观点得到了更普遍的认同[9-10]。Wang等[11]还对5-羟甲基糠醛进行了热解实验，证明了糠醛是5-羟甲基糠醛进一步热解(热解温度为600 ℃，停留时间为10 s)的主要产物。

也有一些学者对5-羟甲基糠醛中间体的观点持怀疑态度。根据Shin等[12]和Lu等[4]的实验研究，5-羟甲基糠醛热解的产物主要是2,5-呋喃二甲醛和5-甲基糠醛，只有少部分会进一步分解生成糠醛；这一结果与Wang等[11]的实验结论相反，主要原因是Wang等的实验反应时间较长，促使5-羟甲基糠醛的一次热解产物发生二次分解而形成较多的糠醛。基于此，可以确定纤维素快速热解生成的5-羟甲基糠醛会部分分解生成糠醛，但这并不是主要的糠醛生成路径。

综上所述，纤维素热解过程中可以生成呋喃果糖和5-羟甲基糠醛，这2种物质都可以作为进一步生成糠醛的中间体，但是它们并不是生成糠醛的必经的中间体，纤维素仍可以通过其他路径热解生成糠醛。

1.3 密度泛函理论研究

常规的实验研究受限于检测手段，难以从微观层面揭示热解反应机理；近年来，密度泛函理论计算通过在分子和原子层面模拟化学反应，已初步实现对生物质热解机理的研究。Wang等[11]、Zhang等[13]和Huang等[14]利用密度泛函理论方法和Gaussian软件包，各自研究了β-D-吡喃葡萄糖热解的反应机理，其中提出的糠醛生成路径分别如图5所示。3者提出的糠醛生成路径虽然各不相同，但都以5-羟甲基糠醛为中间体。

通过对上述路径进行计算， 3者得到了相近的生成5-羟甲基糠醛的反应能垒(过渡态和参与反应的反应物或中间产物的能量差)，分别为281.1、 293.1和284.5 kJ/mol； Wang等[11]和Zhang等[13]的进一步计算显示由5-羟甲基糠醛生成糠醛的能垒，则分别为313.3和360.6kJ/mol。由此可知， 5-羟甲基糠醛生成糠醛的能垒较高，反应较为困难。

总的来说，密度泛函理论方法对糠醛生成机理的研究，目前还不够全面，只考虑了经由5-羟甲基糠醛这一中间体生成糠醛的可能路径，对于其他可能的路径还没有涉及。在今后的研究中，应尽可能全面考虑所有可能的糠醛生成路径，通过对各路径反应能垒的比较，确定纤维素热解生成糠醛的能量最优路径。

图5 Wang等[11](1)、Zhang等[13](2)和Huang等[14](3)通过密度泛函理论计算得出的吡喃葡萄糖热解生成糠醛或5-羟甲基糠醛的路径

2 半纤维素快速热解生成糠醛

与纤维素相比，半纤维素组成结构复杂，为一种或多种糖单元(葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖和葡萄糖醛酸等)构成的带有支链的无定形结构[15]，分子链较短且不具有结晶区，热解稳定性较差，初始热解温度低于纤维素[3]。

2.1 木聚糖热解生成糠醛

2.1.1 实验研究 木聚糖是生物质中半纤维素的重要成分之一。木聚糖快速热解过程中，也会形成多种呋喃类产物，其中糠醛一般是最为重要的产物。Shen等[16]在425～690 ℃的范围考察了木聚糖的热解特性，发现随着热解温度的升高，糠醛的产率不断增加，并且在690 ℃时达到最大。

木聚糖中一般都含有取代基(O-乙酰基)和支链(4-O-甲基-葡萄糖醛酸等)，因此对木聚糖热解机理的研究，往往需要针对含有不同取代基和支链的原料进行。Wang等[17]对含有β-D-吡喃木糖聚合而成的木聚糖、O-乙酰基木聚糖和带有4-O-甲基葡萄糖醛酸支链的木聚糖的原料进行了热解实验，根据实验结果，提出了图6所示的糠醛生成路径。根据木聚糖和纤维素组成结构的差别，可推断戊糖基原料(木聚糖)热解生成糠醛和己糖基原料(纤维素)热解生成5-羟甲基糠醛具有相似性[18]；然而木聚糖中的取代基和支链的存在会影响糠醛的生成。根据Huang等[19]对O-乙酰基木糖的热解机理的研究，C-2位上O-乙酰基的存在使得O-乙酰基木糖难以经过脱水反应后生成糠醛。

图6 Wang等[17]提出的木聚糖热解生成糠醛的路径

2.1.2 理论研究 也有学者采用密度泛函理论计算的方法探究了木聚糖的热解机理。Huang等[20]和Wang等[21]分别对β-D-吡喃木糖热解生成糠醛的反应路径进行了理论计算，两者提出的糠醛生成路径分别如图7所示，并得到其速控步的反应能垒分别为277.9 kJ/mol(以链式木糖为能量零点)和307.4 kJ/mol。由于设计的路径和计算的标准不同，Wang等[21]的结果比Huang等[20]的略高一些；总体而言，这个能垒与吡喃木糖其他热解竞争路径相比是较低的，因此糠醛是木聚糖的最主要热解产物之一。然而，现阶段对木聚糖热解生成糠醛的理论分析还不够全面，无法确定所研究路径的唯一性和合理性。

图7 Huang等[20](1)和Wang等[21](2)通过计算得出的木糖热解生成糠醛的路径

2.2 其他半纤维素组分热解生成糠醛

除木聚糖之外，半纤维素的其他成分及其所对应的单糖，目前也已有一定的热解研究，但专门对其热解形成糠醛的研究还很少。有学者指出，甘露糖和半乳糖均为六碳糖，和葡萄糖具有相似的结构；因此葡萄-甘露聚糖和半乳聚糖这2种半纤维素成分快速热解生成糠醛的特性，与纤维素相似[22]。今后还需要开展更多的研究以深入了解半纤维素不同组分的热解特性以及糠醛的形成机理。

3 生物质快速热解生成糠醛

生物质快速热解过程中，纤维素和半纤维素都会形成糠醛，已有学者对数百种生物质原料进行了热解研究[23]，发现糠醛的最终产率和含量，会受到多种因素的影响。Dong等[5]针对杨木开展了系统的热解实验，发现糠醛产率在500 ℃之前迅速增长，在500～700 ℃之间保持较高水平，之后有所下降。这一结果，与之前报道的生物质单组分[4,16]的热解结果不同：纤维素[4]和木聚糖[16]热解过程中，糠醛产率在500～600 ℃之间还有一定的增长，一方面是由于杨木等生物质热解过程中，糠醛是纤维素和多种半纤维素成分共同热解形成的；另一方面是由于生物质各组分在热解过程中存在着交互作用，导致各组分的热解产物分布与其单独热解时不同。为了确定这种交互作用对热解产物分布的影响，Liu等[24]采用纤维素、半纤维素和木质素开展交互热解实验，发现热解时3组分之间均存在相互影响，使得生物质热解的结果和3组分各自热解的叠加结果不同，其中木质素对半纤维素以及半纤维素对纤维素的影响最为明显；糠醛的生成会受到这种交互作用的显著影响，木质素的存在会显著抑制半纤维素热解生成糠醛。Greenhalf等[25]在2种不同的加热速率下进行了柳木热解实验，结果表明在相同温度下，提高加热速率会增加糠醛的产率。Shen等[26]探究了不同粒径的油桉树原料对热解产物的影响，结果表明，随着原料粒径的增大，包括糠醛在内的呋喃类产物的含量逐渐降低。

4 生物质选择性热解制备糠醛

生物质直接快速热解生成的液体产物中，糠醛的含量相对较低；只有对热解过程进行定向调控，才能显著提高糠醛的选择性，从而实现糠醛的选择性制备。

4.1 原料的选择

原料是影响糠醛制备的首要因素。为此，有学者采用不同的原料进行热解实验，重点关注糠醛产率，并发现玉米芯、玉米秆、杏仁壳以及榛子壳等生物质的热解产物中糠醛的产率均较高，表明糠醛的产率与生物质原料中戊聚糖的含量直接相关[27]。此外，还有学者发现，果糖在热解时较易生成糠醛[28]，因此采用富含果糖提取物的生物质原料，也有利于糠醛的制备。

4.2 催化剂的选择

为实现糠醛的选择性制备，关键在于大幅促进生物质热解生成糠醛的反应路径，并抑制其他的竞争路径；为此，选用合适的催化剂对热解过程进行定向调控，是最为有效的方法。研究表明，多种酸催化剂，均有利于综纤维素热解生成糠醛[29-32]，包括金属氯化物(ZnCl2、NiCl2、MgCl2)、酸(H2SO4、H3PO4)、磷酸盐((NH4)3PO4)、硫酸盐(Fe2(SO4)3、(NH4)2SO4)、沸石分子筛(ZSM-5、Al-MCM-41、Al-MSU-F、BRHA)等。

在众多的催化剂中，ZnCl2催化热解生物质选择性制备糠醛的效果最佳[29]。Lu等[30]、Branca等[31]以及Wan等[32]均对此开展了大量的研究，证实了将ZnCl2浸渍负载于生物质后进行中低温快速热解时，可以实现糠醛的选择性制备。Lu等[30]的实验结果表明，在ZnCl2催化热解条件下糠醛的最高产率可达8%，而常规热解过程中糠醛的产率仅为0.49%。具体反应过程如下：木聚糖等戊聚糖在催化热解过程中极易直接转化为糠醛；而纤维素则易形成包括左旋葡萄糖酮(LGO)、1,4∶3,6-二脱水-α-D-吡喃葡萄糖(DGP)、1-羟基-3,6-二氧二环[3.2.1]2-辛酮(LAC)、糠醛等一系列脱水产物，并在ZnCl2的催化作用下最终都将会转化为糠醛；此外，在ZnCl2催化热解作用下，木质素主要发生炭化反应形成焦炭，从而确保液体产物以糠醛为主，实现糠醛的选择性制备。此外，还提出，ZnCl2是一种很好的化学活化剂，对负载ZnCl2的生物质进行快速热解获得富含糠醛的液体产物后，还可以对固体残炭直接活化获得活性炭，从而实现糠醛和活性炭的联产。

现阶段，糠醛选择性制备的工艺技术均是基于实验研究开发的，受限于对糠醛生成机理以及生物质催化热解反应机理的认识，后续优化缺乏理论指导依据；因此，在今后的研究中，需加强理论层面的研究，并通过理论研究指导现有工艺技术的优化及新技术的开发。

5 结 语

生物质快速热解过程中，糠醛是综纤维素热解的重要产物之一。众多学者基于不同的热解实验结果，提出了多种可能的糠醛生成路径，并分析了综纤维素热解生成糠醛过程中的关键中间体；然而，由于缺少有效的验证方法，目前还没有形成定论。密度泛函理论计算是一种有效的研究手段，但现阶段的理论分析工作考虑还不够全面。在今后的研究中，应尽可能全面考虑所有可能的糠醛生成路径，统一计算标准，并配合实验验证，深入揭示糠醛的生成机理。

以富含戊聚糖的生物质为原料，并采用催化剂对生物质进行催化热解，可以实现糠醛的选择性制备。在今后的研究中，还需要进一步根据糠醛的生成机理以及生物质催化热解的反应机理，寻找更有效的催化剂以及催化热解工艺，优化糠醛的选择性制备技术。

[1]GARCIA C S,AGIRREZABAL I T,GUEMEZB M B,et al.Dehydration ofD-xylose to furfural using different supported niobia catalysts[J].Applied Catalysis B:Environmental,2014,152:1-10.

[2]胡青松,陈明强,王君,等.金属盐催化木糖脱水制备糠醛的研究进展[J].生物质化学工程,2013,47(6):33-40.

[3]MA Long-long,WANG Tie-jun,LIU Qi-ying,et al.A review of thermal-chemical conversion of lignocellulosic biomass in China[J].Biotechnology Advances,2012,30(4):859-873.

[4]LU Qiang,YANG Xiao-chu,DONG Chang-qing,et al.Influence of pyrolysis temperature and time on the cellulose fast pyrolysis products:Analytical Py-GC/MS study[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2011,92(2):430-437.

[5]DONG Chang-qing,ZHANG Zhi-fei,LU Qiang,et al.Characteristics and mechanism study of analytical fast pyrolysis of poplar wood[J].Energy Conversion and Management,2012,57:49-59.

[6]SHEN De-kui,GU Sai.The mechanism for thermal decomposition of cellulose and its main products[J].Bioresource Technology,2009,100 (24):6496-6504.

[7]COLLARD F X,BLIN J.A review on pyrolysis of biomass constituents:Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose,hemicelluloses and lignin[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2014,38:594-608.

[8]PAINE J B,PITHAWALLA Y B,NAWORAL J D.Carbohydrate pyrolysis mechanisms from isotopic labeling:Part 4.The pyrolysis ofD-glucose:The formation of furans[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2008,83(1):37-63.

[9]PATWARDHAN P R,SATRIO J A,BROWN R C,et al.Product distribution from fast pyrolysis of glucose-based carbohydrates[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2009,86(2):323-330.

[10]ISAHAK W N R W,HISHAM M W M,YARMO M A,et al.A review on bio-oil production from biomass by using pyrolysis method[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2012,16(8):5910-5923.

[11]WANG Shu-rong,GUO Xiu-juan,LIANG Tao,et al.Mechanism research on cellulose pyrolysis by Py-GC/MS and subsequent density functional theory studies[J].Bioresource Technology,2012,104:722-728.

[12]SHIN E J,NIMLOS M R,EVANS R J.Kinetic analysis of the gas-phase pyrolysis of carbohydrates[J].Fuel,2001,80(12):1697-1709.

[13]ZHANG Ya-yun,LIU Chao,XIE Hui.Mechanism studies onβ-D-glucopyranose pyrolysis by density functional theory methods[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2014,105:23-34.

[14]HUANG Jin-bao,LIU Chao,WEI Shu-nan,et al.Density functional theory studies on pyrolysis mechanism ofβ-D-glucopyranose[J].Journal of Molecular Structure:THEOCHEM,2010,958(1/2/3):64-70.

[15]关倩,蒋剑春,徐俊明,等.木质纤维生物质热化学转化预处理技术研究进展[J].生物质化学工程,2014,48(6):56-61.

[16]SHEN De-kui,GU Sai,BRIDGWATER A V.Study on the pyrolytic behavior of xylan-based hemicellulose using TG-FTIR and Py-GC-FTIR[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2010,87(2):199-206.

[17]WANG Shu-rong,LIANG Tao,Ru Bin,et al.Mechanism of xylan pyrolysis by Py-GC/MS[J].Chemical Research in Chinese Universities,2013,29(4):782-787.

[18]SHEN De-kui,GU Sai,BRIDGWATER A V.The thermal performance of the polysaccharides extracted from hardwood:Cellulose and hemicellulose[J].Carbohydrate Polymers,2010,82(1):39-45.

[19]HUANG Jin-bao,LIU Chao,TONG Hong,et al.Theoretical studies on pyrolysis mechanism of O-acetyl-xylopyranose[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2013,41(3),285-293.

[20]HUANG Jin-bao,LIU Chao,TONG Hong,et al.Theoretical studies on pyrolysis mechanism of xylopyranose[J].Computational and Theoretical Chemistry,2012,1001:44-50.

[21]WANG Shu-rong,Ru Bin,LIN Hai-zhou,et al.Degradation mechanism of monosaccharides and xylan under pyrolytic conditions with theoretic modeling on the energy profiles[J].Bioresource Technology,2013,143:378-383.

[22]WANG Shu-rong,ZHOU Yan,LIANG Tao,et al.Catalytic pyrolysis of mannose as a model compound of hemicellulose over zeolites[J].Biomass and Bioenergy,2013,57:106-112.

[23]BRIDGWATER A V.Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading[J].Biomass and Bioenergy,2012,38:68-94.

[24]LIU Qian,ZHONG Zhao-ping,WANG Shu-rong,et al.Interactions of biomass components during pyrolysis:A TG-FTIR study[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2011,90(2):213-218.

[25]GREENHALF C E,NOWAKOWSKI D J,HARMS A B,et al.Sequential pyrolysis of willow SRC at low and high heating rates-Implications for selective pyrolysis[J].Fuel,2012,93:692-702.

[26]SHEN Jun,WANG Xiao-shan,PEREZ G M,et al.Effects of particle size on the fast pyrolysis of oil mallee woody biomass[J].Fuel,2009,88(10):1810-1817.

[27]BLASI C D,BRANCA C,GALGANO A.Biomass screening for the production of furfural via thermal decomposition[J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2010,49(6):2658-2671.

[28]ZHANG Jun-jiao,LIAO Hang-tao,LU Qiang,et al.Mechanistic study on low-temperature fast pyrolysis of fructose to produce furfural[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2013,41(11),1303-1309.

[29]BRANCA C,BLASI C D,GALGANO A.Catalyst screening for the production of furfural from corncob pyrolysis[J].Energy & Fuels,2012,26(3):1520-1530.

[30]LU Qiang,DONG Chang-qing,ZHANG Xu-ming,et al.Selective fast pyrolysis of biomass impregnated with ZnCl2to produce furfural:Analytical Py-GC/MS study[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2011,90(2):204-212.

[31]BRANCA C,BLASI C D,GALGANO A.Pyrolysis of corncobs catalyzed by zinc chloride for furfural production[J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2010,49(20):9743-9752.

[32]WAN Yi-qin,CHEN Paul,ZHANG Bo,et al.Microwave-assisted pyrolysis of biomass:Catalysts to improve product selectivity[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2009,86(1):161-167.

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Review on Experimental and Theoretical Study of Furfural Productionfrom Fast Pyrolysis of Biomass

DONG Xiao-chen, YE Xiao-ning, JIANG Xiao-yan, HU Bin, LU Qiang, DONG Chang-qing

(National Engineering Laboratory for Biomass Power Generation Equipment，North China Electric Power University， Beijing 102206， China)

Furfural was an important product of fast pyrolysis of biomass. It could be selectively produced from controlled fast pyrolysis of biomass. This provided a new way for the production of furfural and value-added utilization of biomass. This paper firstly summarized the experimental studies and density functional theory analysis on the formation mechanism of furfural from pyrolysis of cellulose and hemicellulose. Then this paper concluded the catalytic pyrolysis techniques for the selective production of furfural. Finally, the future research was proposed to reveal the pyrolytic formation mechanism of furfural and optimize the selective furfural production technique.

biomass; holocellulose; furfural; fast pyrolysis mechanism; selective production

10.3969/j.issn.1673-5854.2015.05.008

2015- 03- 31

国家火炬计划(2013GH561645)；国家自然科学基金资助项目(51276062)；中央高校基本科研业务费(2014ZD17)

董晓晨(1991—)，女，河北万全人，硕士生，研究方向为生物质高效热解转化的机理研究

*通讯作者：陆 强(1982—)，男，副教授，博士，硕士生导师，研究方向为生物质高效热解转化；E-mail:qianglu@mail.ustc.edu.cn。

TQ35; TQ424.19

A

1673-5854(2015)05- 0039- 08