自然科学奖公示生物质催化转化制乙二醇
2023年度国家自然科学基金委员会化学工程与工业化学领域科学基金项目申请与评审工作综述
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期2023年度国家自然科学基金委员会化学工程与工业化学领域科学基金项目申请与评审工作综述王天富1，2，周晨1，张国俊1（1 国家自然科学基金委员会化学科学部，北京 100085；2 上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240）摘要：总结了2023年度国家自然科学基金委员会化学工程与工业化学（B08）领域科学基金各类项目的申请、受理和资助概况，对B08下属16个二级代码的各类项目申请与资助情况进行了分析，为下一年度国家的项目申报提出了建议。
关键词：国家自然科学基金；化学工程与工业化学；申请；受理；资助中图分类号：TQ0 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0560-05National Natural Science Foundation of China ’s fund applications andgrants in 2023: A review based on Chemical Engineering &Industrial ChemistryWANG Tianfu 1，2，ZHOU Chen 1，ZHANG Guojun 1(1 Department of Chemical Sciences, National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085, China;2School of Environmental Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)Abstract: A summary of National Natural Science Foundation of China (NSFC)’s fund applications, grants and funding in 2023 was provided about the discipline of Chemical Engineering & Industrial Chemistry (B08), where the fund applications and grants for the 16 secondary application codes of B08 were provided, and the statistics for a series of funded programs were detailed, giving suggestions for proposal applications in the next year.Keywords: National Natural Science Foundation of China; Chemical Engineering & Industrial Chemistry; applications; grants; funding2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年，是党领导人民全面建成社会主义现代化强国、向第二个百年奋斗目标进军新征程的重要一年。
生物质平台化合物电催化制备高值燃料与化学品研究进展
了一系列基于 γ⁃戊内酯水溶液的木质纤维素综合利用工艺， 可以高效地将纤维素转化为高浓度单糖、
乙醇、 呋喃类化学品， 而木质素可降解为芳香族化合物单体或制作成碳材料． 此外， 最近基于“ 木质素
优先” 概念的生物质全利用思路也取得了重要进展， 其中还原催化分馏工艺（ ＲＣＦ） 备受关注 ［６，１３ ～ １５］ ．
台化合物工艺的日益成熟， 如何将这些平台化合物精炼为高附加值的商品变得格外重要． 在这方面，
热催化虽然具有丰富的理论和实践基础， 但通常反应条件剧烈（ 高温、 高压） ， 需要消耗大量化石燃料
提供反应所需的热量． 因此， 开发绿色的生物质平台化合物精炼工艺， 发展温和条件下由可再生能源
驱动的生物质催化转化方法成为新的研究热点．
素、 １５％ ～ ３０％的半纤维素和 １５％ ～ ３０％的木质素组成 ［４］ ． 技术经济分析结果表明， 通过分级转化工艺
（ 即将生物质的所有组分分级分离、 降解并提炼为高附加值产物） 可以实现生物质自身价值的最大
化 ［２，５，６］ ． 目前， 在生物质组分分离与降解方面已经开发了多种有效的方法， 如 Ｄｕｍｅｓｉｃ 等 ［２，５，７ ～ １２］ 开发
Ｖｏｌ．４１
２０２０ 年 ７ 月
高等学校化学学报
ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＥＳＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ
［ 综合评述］
Ｎｏ．７
１４４９ ～ １４６０
ｄｏｉ： １０．７５０３ ／ ｃｊｃｕ２０２００２１２
生物质平台化合物电催化制备高值燃料与
化学品研究进展
周 华１ ， 栗振华２ ， 孔祥贵２ ， 段昊泓１
（１． 清华大学化学系， 北京 １０００８４；
２． 北京化工大学化学学院， 化工资源有效利用国家重点实验室， 北京 １０００２９）
生物质催化转化制乙二醇
SCI他引次数
他引总次数
知识产权是否国内所有
1
Direct catalytic conversቤተ መጻሕፍቲ ባይዱon of cellulose into ethylene glycol using Nickel-promoted tungsten carbide catalysts,Angew. Chem. Int. Ed., N. Ji, T. Zhang, M. Zheng, A. Wang, H. Wang, X. Wang, J. G. Chen
6.567
2010, 46, 862
2009年12月8日
T. Zhang
Y. Zhang
Y. Zhang, A. Wang, T. Zhang
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是
3
Transition Metal-tungsten bimetallic catalysts for the conversion of cellulose into ethylene glycol,ChemSusChem, Zheng,M. Zheng, A. Wang, N. Ji, J. Pang, X. Wang, T. Zhang
1.自然科学奖公示：生物质催化转化制乙二醇
项目名称
生物质催化转化制乙二醇
推荐单位
（推荐专家）
中科院大连化学物理研究所
项目简介
本项目属“化学工业”学科中的“工业催化”领域。木质纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源，高效利用木质纤维素合成含氧小分子，对于部分替代化石资源、实现二氧化碳减排、建立可持续发展的化学化工新过程，具有重大意义。本项目在科技部、自然科学基金委的资助下，围绕温和条件下纤维素的水解、高选择性切断纤维素中C-C键、多步串联反应速率匹配等关键科学问题，发展了以含钨化合物为催化C-C选择断键活性组分的多种新型双功能催化剂，在国际上首创了木质纤维素直接催化转化制备大宗化学品乙二醇的新反应，建立了复杂反应动力学研究方法，取得了国际领先的创新成果，有力推动了生物质化学转化的发展。
中科院相关领域专家主要研究成果信息
附件1中科院相关领域专家主要研究成果信息第 1 分会场：能源化工驻场专家：徐杰、田志坚、丁云杰、朱向学、高进徐杰简介徐杰，博士，研究员，博士生导师。
现任大连化学物理研究所学术委员会、学位委员会委员，中国化学会催化专业委员会委员、均相催化专业委员会委员，中国化学会绿色化学专业委员会委员，催化基础国家重点实验室学委会委员，羰基合成与选择氧化国家重点实验室学委会委员，《催化学报》等杂志编委。
团队主要研究方向： 1. 催化选择氧化，围绕-CH3、-CH2、-CH 等键的选择氧化活化等科学问题，开发烃类、醇类等选择氧化的新路线和新方法，为工业应用提供创新技术；2. 催化选择加氢，开发不饱和有机化合物选择加氢、选择加氢脱氯等具有重要科学意义和应用背景的催化新方法和新技术。
3. 生物质转化，以糖类及其衍生物、甘油等生物基平台化合物为原料，催化转化制乙二醇、丙二醇、乳酸、马来酸、呋喃二甲醛、呋喃二甲酸等具有重要应用价值的精细化学品和大宗化学品。
长远目标：以纤维素、木质素及其他生物质为原料，制备高分子材料单体以及新型液体燃料，发展非石油路线制备大宗化学品和能源产品的新方法和新技术； 4. 催化新材料，围绕石油化工、精细化工、生物质催化转化等重要过程，研究开发多相催化新材料、新型催化剂载体、均相催化新材料以及仿生催化新材料的制备新方法和应用新技术。
可转移转化的科技成果： 1. 对二甲苯催化氧化技术工业应用。
团队研究开发出PX氧化制PTA关键新技术，研制出具有自主知识产权的高效催化体系，提高氧化反应活性和效率，大幅降低溴用量。
该技术在乌鲁木齐石化10 万吨/年PTA生产装置连续应用6年，Co Mn Br用量可降低15%以上，并可减少醋酸溶剂消耗，装置运行稳定，产品质量优良； 2. 乙苯催化氧化技术工业应用。
团队研究开发出乙苯催化氧化制苯乙酮新技术。
与企业合作，设计建成2000 吨规模工业装置，实现了该技术的工业应用，苯乙酮产品纯度达99.5%以上，达到进口产品质量指标要求； 3. 甘油催化加氢制1,2- 丙二醇。
乙二醇合成路线选择及应用介绍
乙二醇合成路线选择及应用介绍乙二醇生产技术主要分为石化路线、生物质资源路线、煤化工路线。
（1）石化路线目前石化路线乙二醇的生产基本上是以乙烯为原料，在贵金属银催化剂作用下，乙烯氧化制环氧乙烷，通过环氧乙烷直接水合生产乙二醇。
通过对环氧乙烷生产成本的分析表明，成，工业上以乙烯计的乙二醇收率在70％左右。
②环氧乙烷水合还会生成大量二乙二醇、三乙二醇等副产物，为了得到高收率的乙二醇，水合反应必须在较高的水和环氧乙烷比例下进行，导致生成物中乙二醇浓度很低，分离精制工艺复杂，能耗大。
这是现行石化路线乙二醇工业生产方法的主要缺点。
目前，该方法的技术发展趋势是开发新的催化工艺，降低水的用量。
③乙烯是以石油为原料生产的，目前原油面临不足的趋势，价格逐渐上涨，经济性会逐渐降低。
至今该法仍是世界上工业生产乙二醇普遍采用的一种方法，产品总收率约为90％。
目前我国乙二醇主要生产企业有十几家，几乎全部采用石化路线生产乙二醇工艺。
（2）生物质资源路线生物质资源路线主要以玉米淀粉为原料生产多元醇，多元醇加氢合成二元醇。
目前核心技术路线是以玉米淀粉为原料生产山梨醇，山梨醇加氢生产二元醇。
其主要反应为：C6 H1406+2H2—3C2 H6()2(乙二醇)C6H1406+3H2—2CaH80z(丙二醇)+2H20C6H1 406+H2—2CaH803(丙三醇)C6H1406+3H2一C4HloOz(丁二醇)+CzH602+2H20由于国家粮食政策的保护，目前仅有长春金宝特生物化工开发有限公司以玉米淀粉为原料生产乙二醇。
目前的主要问题是，反应产物的后续分离仍有一定问题。
（3）煤化工路线20世纪70年代在世界石油危机的冲击，使人们认识到石油资源的有限性，各国纷纷开始研究以煤和天然气为初级原料来生产化工产品。
在这种情况下，人们开始探索碳一路线合成乙二醇的新方法。
我国煤炭资源十分丰富，而石油资源不足，原油较重，裂解生产乙烯耗油量大，而且乙烯又是塑料及许多重要石化产品的基本原料。
中美联手开发生物质制取乙二醇新催化剂
初起就从 事二 甲醚（ ＭＥ 的技 术开发 、 Ｄ ） 催化剂 、 应用 和市 场 ， 向伊 朗的 Ｚ ｇｏ ＭＥ装置供应催化剂。 并 ａｒｓ Ｄ Ｄ Ｅ有潜力成为化石燃料有竞争力 的可再 生替代 燃 Ｍ
料。从生 物质 生产 Ｄ ＭＥ的特 征是 能效 高 ， 且对气 候变化 的影 响很 小。Ｄ ＭＥ汽车排放很低 ， 并且 Ｄ ＭＥ无毒 。 Ｃ ｅ ｒｃ型高温气 化 器在美 国北 卡罗 林那 州 的造纸 ｈｍ ｅ
使纤 维素破解为其单一 的糖类 成分 ， 糖类成分再去发
瑞典建设欧洲第一套 生物 二甲醚装 置 瑞典的 Ｃ ｅ ｒｃ 司于 ２ ０ ｈｍ ｅ 公 ０ ８年 ９月 １ ５日宣布 ， 在瑞
酵， 这一破解过程是缓 慢而耗资 的过程 。因此 ， 纤维 素 将 直接转化 为有 用的有机化合物是有吸引力的替代 方案 。 现已开发 了使用不 同贵金属催化剂 的初 步反应 ， 但其
缺点是需耗 费大量 贵 的金属才 能破解 纤维 素。在工业
典 Ｐｔ 建设欧洲第 一套生 物二 甲醚 （ ｉ Ｍ 装置 ， ｉ ｅ Ｂｏ Ｅ） Ｄ 该项
目将按工业规模验证 从木质 纤维 素生物 质生产对 环境友
好的合成生物燃料 。该 验证装 置的产 品为从 造纸 废液通
２０ ０ ８年 １ ０月
国内外 动态
５ ７
斯夫公 司也是领 先的排放控制催化剂生产商 ， 并且 是化工
套从 生物质生 产 Ｄ Ｅ的装置 ， Ｍ 产量为 ４～ ／ 。Ｐ分销和建设 ４个加注站。沃尔沃公 司将 为重型 汽车验证 Ｄ ＭＥ技术 ， 行 １ 进 ４辆卡车的现场试 验。能源技术 中心 （ Ｔ ） 在该 中型装 置 中评价 产品的 ＥＣ 将 性能特征 。Ｄ ｌ ｉ ｅ ｈ 柴油 系统公司 为卡车发 动机 提供燃 料 ｐ
提名国家自然科学奖项目公示项目名称生物质定向热解制取高品质液体
提名单位意见： 该项目在国家自然基金、863、973 等项目的资助下，针对生物质热解制取高品质 液体燃料中，由于含大量碳氧键，提质脱氧易缩聚的世界性难题，历经多年，解析了 生物质三组分（纤维素、半纤维素和木质素）碳氧键断键机理，提出了结构定向调变 预处理方法，发现了生物质直接催化热解一步法制备汽油、航油等不含氧燃料和生物 质快速热解-定向温和加氢制备醇类含氧燃料两条转化新途径，揭示了转化过程中碳氧 键演变机理和产物缩聚机制，提出了抑制缩聚方法，大幅提高了目标产物收率和品质。 该项目 8 篇代表性论文被欧、美、加、澳、中等国院士和著名学者在 Chem. Rev.、 Chem. Soc. Rev.等权威期刊 SCI 他引 567 次，获得了国内外同行的高度评价，为生物 质高值化科学与技术发展做出了突出贡献。项目负责人连续三年（2014-2016）入选能 源学科中国高被引学者，担任能源领域顶级期刊 Fuel Process. Technol.（IF3.75） 副主编，Int. J. Greenh. Gas. Con.（IF3.74） 、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，具有广泛的学术影响。该项目曾获 2017 年教育部自然科学 一等奖，符合国家自然科学奖推荐条件，提名该项目申报 2018 年国家自然科学奖二等 奖。
代表性论文专著目录： （按照提名书表格列出主要内容，不需再做表格） 论 文 署 名 SC 论文专著 序 号 名称/刊名 /作者 影响 因子 年卷页 码 发 表 时 间 通 第 讯 一 作 作 者 者 国内作 者 I 他 引 次 数 他 引 总 次 数 单 位 是 否 包 含 国 外 单 位 Comparison of non-catalytic and catalytic fast 5.65 pyrolysis of corncob 1 in a fluidized bed reactor/Bioresource Technology/Huiyan Biomass fast He Zhang, Rui Xiao, pyrolysis a Huang, Gangin Xiao fluidized bed reactor under N2, CO2, 5.65 CO, CH4 and H2 1 atmospheres/Bioreso urce Technology/Huiyan Zhang, Rui Xiao, Denghui from Wang, Biodiesel palm Guangying He, oil via loading Shanshan Shao, KF/Ca-Al 3.21 Jubing Zhang, hydrotalcite 9 Zhaoping Zhong catalyst/Biomass & Bioenergy/Lijing Gao, guangyuan Teng, Guomin Xiao*, Ruiping Wei 2009 年 100 卷 1428-14 34 页 200 8年 张 张会岩， 09 肖 16 会 肖睿，黄 月 睿 7 岩 和，肖刚 30 日 张会岩， 2011 年 102 卷 4258-42 64 页 201 肖睿，王 0年 张 邓惠，何 12 肖 会 光莹，邵 月 睿 岩 珊珊，张 23 居兵，仲 日 兆平 2010 年 34 卷 1283-12 88 页 201 高李璟， 0年 肖 高 腾广远， 04 国 李 66 月 肖国民， 民 璟 28 魏瑞平 日
废弃生物质可生产乙二醇
直 接碳 燃 料 电池是 一 种 将燃 料 碳 的化学 能通 过 电化学氧化过程直接转化为电能 的装置 ， 属于一种高 温燃 料 电池 ，具 有理 论 效率 接 近 １０ ０ ％、污染 物排 放 少、 固体碳 燃料 来源 广泛 、 碳燃 料 能量 密度 高 、 电池 结 构简 单等优 点 。 仲 兆平 等 组 成 的课 题 组 长期 以来 从事 生 物 质 综 合利 用 、大气 污染控 制及 新 能源 方 面的研 究工 作 ， 承 担 了多项 国家 自然科 学基 金 、９ ３计 划 和“６ ” 划 “７ ” ８ ３计
长期 发 展 战略 ， 是 保证 我 国经济 稳 定 、 持 续发 展 也 可 的政 策措施 之一 。
生 物质是 一种 典型 的可再 生 能源 ， 球上 每年 通 地
一
今 后 的研究 工作 提供 了理 论依 据并积 累 了实践 经验 。
该 技术 可充 分利 用 国内丰 富 的生物 质 资源 ， 既是
使用废弃的生物质取代石油来生产乙二醇、 丙二醇等 临界液 体 的化学 性质 。 他们 将 这些液 体生 物质 在高 压 昂贵 的化学 物质 ，这不 仅可 以大 大 削减 石油 的消 耗 ， 下加热 ， 直到出现液体和气体的临界状态 ， 并让其在 还可减 少工 业生 产 中的环境 污染 。 此临界 状态 下发 生化 学反应 。在他 们 的实 验 中 ， 了 除 爱荷 华州 立大 学化 学教 授沃 尔特 ・ 拉汉 沃斯 基 产 生大 量 乙二 醇 、 特 丙二 醇和 其他 分 子重 量 比较 轻 的化 团 队本来 打 算 在高 温 高压 条 件 下使 用 纤 维 素和 其 他 学 物质外 ， 产生 了烷基 糖 苷 、 旋 葡聚 糖 ， 者 可 以 还 左 后 形 式 的生 物质 来制造 糖类 衍生 物 。结果 在 实验 中 ， 他 被转 化为 葡 萄糖生 产 乙醇或 作为他 用 。
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2009年12月8日
T. Zhang
Y. Zhang
Y. Zhang, A. Wang, T. Zhang
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Transition Metal-tungstenbimetallic catalysts for the conversion of cellulose into ethylene glycol,ChemSusChem, Zheng,M. A. Wang, N. Ji, J. Pang, X.Wang, T. Zhang
科学发现三：阐明了反应机理和动力学。通过高温高压液相反应中活性物种的近原位捕捉以及设计系列不同W基催化剂的对比实验，发现钨酸在反应条件下的相转移性质，确定纤维素C-C断键反应过程中的真正活性中心为溶解的钨青铜物种，并在此基础上发展了高效可多次循环使用的钨酸-金属（Ni或Ru）双组元催化剂体系；以葡萄糖为模型底物建立了复杂串联反应的动力学模型并获得了相关的动力学参数，以此为基础发展了适合于高浓度糖转化的半连续反应工艺，为秸秆糖制乙二醇的工业应用奠定了坚实基础。
11.709
2008, 47, 8510
2008年9月11日
T. Zhang,
J. Na
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A new 3D mesoporous carbon replicated from commercial silica as a catalyst support for direct conversion of cellulose into ethylene glycol,Chem. Commun.,Y. Zhang, A. Wang, T. Zhang
完成人情况表
1.王爱琴、排名第一、研究员、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、反应路线发现、反应机理及动力学研究；
2.郑明远、排名第二、副研究员、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、反应路线发现、产物调变机制研究、动力学及全木质纤维素研究；
3.张涛、排名第三、研究员、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、项目总体指导及主要学术思想提出；曾三次荣获国家技术发明二等奖（2005、2006、2008；第一完成人）；
科学发现四：揭示了真实木质纤维素催化转化制乙二醇的规律。以玉米秸秆、芒草等全生物质为代表，研究了木质纤维素中各组分对纤维素催化转化影响的规律，发展出廉价高效的木质纤维素的预处理工艺，为本项目的工业应用提供了理论指导。
相关成果在重要国际权威刊物如Acc. Chem. Res.,Angew. Chem. Int.Ed.,Energy. Environ. Sci.上发表，其中，二十篇主要论文共被他引1488次，SCI他引1318次；8篇代表论文共被他引877次，SCI他引805次；单篇最高他引339次，SCI他引334次；他引超100次的论文5篇；撰写综述3篇；获得授权发明专利30余件,PCT申请5件，分别进入美国、加拿大、俄罗斯、马来西亚等重要生物质能源丰富的国家；项目主要完成人应邀在本领域的重要国际会议上做大会特邀报告和主题报告10余次；研究工作多次被国际著名学术期刊和国内外同行Highlight，在国际学术界产生了重要影响，成为我国在生物质催化转化中的标志性成果之一，有力推动了生物质化学转化的发展。
7.116
2010, 3, 63
2009年12月8日
T. Zhang
M. Zheng
M. Zheng, A. Wang, N. Ji, J. Pang, X.Wang, T. Zhang
国内作者
SCI他引次数
他引总次数
知识产权是否国内所有
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Direct catalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using Nickel-promoted tungsten carbide catalysts,Angew. Chem. Int. Ed., N. Ji, T. Zhang, M. Zheng, A. Wang, H. Wang, X. Wang, J. G. Chen
4.纪娜、排名第四、副教授、天津大学、中国科学院大连化学物理研究所、反应路线发现；
5.庞纪峰、排名第五、副研究员、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、木质纤维素催化转化规律研究。
论文、论著目录（不超过8篇）
序号
论文专著名称/刊名/作者
影响因子
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发表时间年月日
通讯作者
第一作者
科学发现一：发现了新反应。以镍-促进的碳化钨为催化剂，在国际上首次实现了纤维素高选择性“一锅”转化为乙二醇，乙二醇质量收率达到61%，由此开辟了一条生物质直接制大宗化学品的新途径。
科学发现二：发展新催化剂体系。创制了三维连通孔道介孔炭负载的碳化钨催化剂，提高了活性组分的分散度并改善了反应物和产物的传质，将乙二醇的收率进一步提高到74.4%；构建了M-W双金属催化剂体系，通过调变两种金属的比例来分别调节C-C断键反应和C=O加氢反应的速率，进一步将乙二醇的收率提高到76.1%。
1.自然科学奖公示：生物质催化转化制乙二醇
项目名称
生物质催化转化制乙二醇
推荐单位
（推荐专家）
中科院大连化学物理研究所
项目简介
本项目属“化学工业”学科中的“工业催化”领域。木质纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源，高效利用木质纤维素合成含氧小分子，对于部分替代化石资源、实现二氧化碳减排、建立可持续发展的化学化工新过程，具有重大意义。本项目在科技部、自然科学基金委的资助下，围绕温和条件下纤维素的水解、高选择性切断纤维素中C-C键、多步串联反应速率匹配等关键科学问题，发展了以含钨化合物为催化C-C选择断键活性组分的多种新型双功能催化剂，在国际上首创了木质纤维素直接催化转化制备大宗化学品乙二醇的新反应，建立了复杂反应动力学研究方法，取得了国际领先的创新成果，有力推动了生物质化学转化的发展。