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利用微波輻射與氧化石墨烯協同作用將纖維素高效分解(解聚合)為葡萄糖

纖維素中鄰近水解位置(β-1,4糖苷鍵)的大量羥基堆疊形成緊密的結晶結構，此為將纖維素解聚合為可發酵糖的主要挑戰。因此，本研究在沒有任何預先處理的情況下，探討碳催化劑(氧化石墨烯, graphene oxide, GO)及微波輻射對纖維素解聚合的協同作用。研究結果顯示：在473K (800瓦)下，微晶纖維素(Microcrystalline Cellulose, MCC)可在30秒內有效的解聚為葡萄糖；在60分鐘內(453K, 200瓦)下，無預處理的MCC產生葡萄糖的產率高達61 ± 4%，此為前所未有的重大發現。高加熱速率證明GO及MW的協同作用活化原位晶體-非晶體轉化並且抑制了降解產物的立即形成。因為氧化石墨烯表面功能的多樣性及其高微波吸收率，使其在微波情形下，GO活性遠高於使用其他固體酸催化劑，例如：Amberlyst 15(固體酸催化劑-乙烯基苯磺酸與二乙烯基苯的聚合物) 、硫酸鋯及磷鎢酸。透過掃描式電子顯微鏡觀察MCC的表面磨損解現象討論其解聚合作用的機制。在GO及MW基礎上，提供纖維素解聚合的重要策略。
詳細論文內容請參考：Mission, Elaine Gabutin Gabutin, et al. Synergizing graphene oxide with microwave irradiation for efficient cellulose depolymerization into glucose. Green Chemistry, 2017.