深共晶溶剂分离木质素纳米颗粒（LNPs）的热解行为与化学结构相关性研究及其在藻类生物燃料转化中的催化应用

本文系统探讨了深共晶溶剂分离的木质素纳米颗粒（LNPs）的热解特性与化学结构关联性，并创新性地将镁改性赤泥（Mg/ARM）催化剂应用于小球藻（Chlorella sorokiniana）的水热液化（HTL）过程。研究通过优化反应条件（325°C、45分钟、10 wt.%催化剂负载），实现生物原油产率43.31 wt.%和显著脱氧（13.30%）、脱氮（36.22%）效果，证实该催化剂在提升生物燃料品质（烃类含量提升23.15%）和可持续能源生产中的潜力。

亮点（Highlights）

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  采用低成本工业废料赤泥（RM）制备镁掺杂催化剂（1-5 wt.% Mg/ARM），用于催化水热液化（HTL）过程

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  在优化条件（325°C、45分钟、10 wt.% 3-Mg/ARM催化剂）下实现94.68 wt.%生物质转化率和43.31 wt.%生物原油产率

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  催化剂显著提升生物原油品质：氮含量降低36.22%，氧含量降低13.30%，烃类含量增加23.15%

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  通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和元素分析（CHNS）证实产物升级效果

材料（Materials）

研究使用的小球藻（Chlorella sorokiniana）生物质由萨达尔帕特尔可再生能源研究所（SPRERI）提供，其培养采用开放式跑道池（ORP）和乳业废水。生物质经干燥后粒度小于150μm并储存于干燥器中。催化剂载体赤泥（RM）由印度国家铝业公司（NALCO）提供，二氯甲烷（DCM）等试剂为分析纯级。

CS生物质表征（Characterization of CS biomass）

CS生物质的理化与生化组成如表1所示。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示生物质中存在羟基、大分子基团、核酸、磷脂、多糖、脂肪族基团、碳酸根离子、蛋白质和脂质（图2）。热重分析（TGA）曲线（图3）呈现三阶段分解过程：初始阶段（40–150°C）、主要阶段（150–500°C）和最终碳化阶段（500–800°C）。

结论（Conclusion）

本研究成功开发了一种低成本赤泥基催化剂，用于小球藻（CS）的水热液化（HTL）过程。镁负载酸活化赤泥（3-Mg/ARM）在优化条件下显著提升生物原油产率（43.31 wt.%）并改善燃料品质，证实其在藻类生物燃料可持续生产中的实用价值。