项目名称：草本能源植物培育及化学催化制备先进液体燃料的基础研究首席科学家：马隆龙中国科学院广州能源研究所起止年限：2012.1-2016.8依托部门：中国科学院广东省科技厅一、关键科学问题及研究内容拟解决的关键科学问题本项目拟解决以下三个关键科学问题：（1）能源高粱等能源植物选择性培育与遗传学基本规律通过对草本能源植物种质资源的系统研究，对功能基因结构和作用机理进行分析，掌握选择性培育草本能源植物的遗传学基本规律。（2）水热环境下生物质大分子结构解聚机理探讨纤维素结晶度、聚合度、形态及木质素聚合度、结构单元的连接方式对超稀酸酸-酸耦合解聚的影响规律及解聚后木质素结构的变化机理，研究解聚后木质素聚合度、木质素-碳水化合物复合物对木质素进一步转化为酚类低聚衍生物的影响规律，探索有效的纤维素、木质素定向解聚方法。（3）解聚产物催化转化制备先进液体燃料的机理及选择性控制规律生物质解聚产生的糖类和酚类衍生物水相催化合成烷烃燃料、含氧燃料和芳烃是实现生物质全成分高效转化为先进液体燃料的关键。其中涉及到的主要科学问题为：针对糖类衍生物组成特点，控制催化剂活性中心强度、活性原子簇大小以实现对含不同化学基团和碳链长度反应物分子的活化能力，以实现选择性控制糖类衍生物的脱水、加氢脱氧饱和、异构等反应以定向合成C5、C6生物汽油，以及高选择性脱水合成羟甲基糠醛和糠醛等平台化合物及其与小分子醛酮等化合物耦合控制碳链长度以及耦合产物的加氢脱氧饱和、异构制备生物航空煤油和柴油。针对糖类衍生物含氧量高的特点，采取部分还原、脱水、醚化和酯化等控制氧含量以制备含氧燃料。该过程的关键是控制催化剂活性中心大小、强度和优化匹配等以实现上述反应的归并耦合，达到含氧燃料定向水相合成的目的。另一关键点是木质素大分子解聚为酚类衍生物及选择性C-C键和C-O-C健断裂制备芳烃和加氢脱氧饱和、异构制备液体烷烃燃料的催化反应机理、产物选择性调控以及相应高效催化剂的制备科学。针对上述关键科学问题，本项目的主要研究内容如下：（1）能源高粱等能源植物选择性培育及遗传学的基础研究通过生物信息学和比较基因组学等方法整合高等植物代谢途径中的重要基因功能信息，以转录组分析为基础，探讨能源高粱等能源植物的纤维素、半纤维素和木质素组成和结构的网络系统及关键节点以及关键调节基因的分离和功能验证，并研究能量品质相关基因的作用机制，在此基础上提出与植物次生细胞壁生物合成相...
