摘要：化石燃料的过度使用大大增加了环境压力，因此需要绿色、可持续的生物燃料替代品。在光催化（PC）、电催化（EC）及其协同方法方面的创新，如光热催化（PTC）、光酶催化（PENC）和光电催化（PEC），为生物质转化为生物燃料提供了先进的方法，突破了传统的限制。然而，
化石燃料的过度使用大大增加了环境压力，因此需要绿色、可持续的生物燃料替代品。在光催化（PC）、电催化（EC）及其协同方法方面的创新，如光热催化（PTC）、光酶催化（PENC）和光电催化（PEC），为生物质转化为生物燃料提供了先进的方法，突破了传统的限制。然而，有关这些转化过程的全面研究仍然缺乏。
2025年3月3日，贵州大学张衡、德国哥廷根大学张凯、Cheng Li在国际知名期刊Advanced Energy Materials发表题为《Photocatalytic and Electrochemical Synthesis of Biofuel via Efficient Valorization of Biomass》的综述论文，Dalin Sun为论文第一作者，张凯、Cheng Li、张衡为论文共同通讯作者。
张凯，德国哥廷根大学终身教授，生物技术中心主任、木材技术和木质复合材料系主任。2002年在合肥工业大学获得学士学位，2007年和2011年于德累斯顿工业大学获得硕士和博士学位，随后在德累斯顿理工大学、宾夕法尼亚州立大学和达姆施塔特理工大学担任研究员，于2015年加入哥廷根大学。
张凯教授主要从事绿色化学合成、多糖、表界面科学及可持续功能材料等研究。在Nature Sustainability、Advanced Materials、Chem、Angewandte Chemie Int Ed、ACS Nano、Acta Biomaterialia等期刊上发表论文130余篇。
Cheng Li，德国哥廷根大学2021级博士生，导师：张凯。
张衡，贵州大学特聘教授。1991年出生，2013年本科毕业于常熟理工学院，2020年博士毕业于贵州大学，师从杨松教授。毕业后作为特聘教授留校工作，2022年评为博士研究生导师。
张衡教授致力于绿色农药乳剂生物柴油的制备、生物质高效催化转化工艺与机理解析及农药光催化降解等研究。相关研究成果以第一作者及通讯作者在Renewable and Sustainable Energy Reviews、ACS Catalysis、Green Chemistry、Applied Energy等学术期刊上发表论文30余篇。
本综述旨在系统分析生物质转化为生物燃料的催化策略的最新进展。
本文首先介绍了生物质和生物燃料的表征、类型和性能，然后探讨了PC、EC以及组合催化技术的基本机制。
接着，作者探讨了转化过程中涉及的化学途径，如酯交换、酯化、加氢、脱羧、键断裂和环化等。研究人员还讨论了针对特定反应的高效催化剂设计以及影响催化剂效率和转化率的因素。
此外，作者评估了绿色催化技术在生物燃料生产中的环境影响和经济效益，为生物质能源研究及应用提供了宝贵的参考。
本综述还讨论了生物燃料生产技术应用所面临的挑战，并提出了未来的研究方向，旨在为这一重要领域的发展提供科学指导和技术支持。
总之，这篇综述强调了催化生物质转化领域持续创新和研究对于促进可持续生物燃料解决方案的重要性。
图1：全球生物燃料研究的文献发表趋势
图2：不同催化领域中生物燃料制备的历史发展
图3：本文结构框架
图4：木质纤维素的组成及其结构示意图
图5：通过光催化、光热催化、光酶催化和光电催化技术将生物质及其衍生平台分子转化为生物燃料的途径
图6：光催化、光热催化、光酶催化、电催化和光电催化的催化机制及其优势
图7：通过光催化酯交换反应制备生物柴油（BD）的示意图
图8：光催化制备BD的反应机制及相关催化剂的结构和性能
综上，本文综述了光催化（PC）、电催化（EC）及其衍生协同催化技术（如光热催化、光酶催化、光电催化）在生物质高效转化制备生物燃料方面的最新研究进展，系统分析了这些催化策略的基本原理、反应机制、催化剂设计以及对生物质转化效率和产物选择性的影响。
该研究全面评估了不同催化技术在生物质转化中的优势和挑战，提出了优化催化剂设计和反应条件的策略，为可持续生物燃料生产提供了科学指导。
其成果不仅有助于降低生物燃料生产成本、减少环境污染，还推动了生物质资源的高效利用，为实现绿色能源转型和碳中和目标提供了重要技术支持。
未来，这些催化技术有望在工业规模上实现生物质的高效转化，促进生物燃料在全球能源结构中的广泛应用。
Photocatalytic and Electrochemical Synthesis of Biofuel via Efficient Valorization of Biomass, Advanced Energy Materials, 2025. https://doi.org/10.1002/aenm.202406098
来源：朱老师讲VASP
