Directional synthesis of bio-based light olefins has great significance for promoting sustainable development of chemical industry. Present work proves that light olefins can be selectively prepared from the cellulose-derived acetonebutanol-ethanol. This transformation has been achieved by coupling cellulose fermentation and acetone-butanolethanol catalytic dehydration over the Ce@SAPO-34 catalyst. The active sites and reusability of the catalyst were investigated. High acetone-butanolethanol conversion (91.9%) and high olefin selectivity (86.1%) are achieved. Based on the study of the individual components in acetone-butanol-ethanol, the reaction pathways are put forward.

[1]
J. P.
Ma
,
S.
Shi
,
X. Q.
Jia
,
F.
Xia
,
H.
Ma
,
J.
Gao
, and
J.
Xie
,
J. Energy Chem.
36
,
74
(
2019
).
[2]
L. F.
Zhu
,
X.
Fu
,
Y. X.
Hu
, and
C. W.
Hu
,
ChemSusChem
13
,
4812
(
2020
).
[3]
X.
Liu
,
T. F.
Li
,
S. B.
Wu
,
H.
Ma
, and
Y. H.
Yin
,
Bioresour. Technol.
310
,
123460
(
2020
).
[4]
Z. Y.
Li
,
Z. P.
Zhong
,
B.
Zhang
,
W.
Wang
,
G. V. S.
Seufitelli
, and
F. L. P.
Resende
,
Waste Manage.
102
,
561
(
2020
).
[5]
S. K.
Bhatia
,
S. H.
Kim
,
J. J.
Yoon
, and
Y. H.
Yang
,
Energy Convers. Manage.
148
,
1142
(
2017
).
[6]
Y.
Guo
,
Y.
Liu
,
M. D.
Guan
,
H. C.
Tang
,
Z. L.
Wang
,
L. H.
Lin
, and
H.
Pang
,
RSC Adv.
12
,
18848
(
2022
).
[7]
P. X.
Wang
,
J.
Zhang
,
J.
Feng
,
S. J.
Wang
,
L.
Guo
,
Y. F.
Wang
,
Y. Y.
Lee
,
S.
Taylor
,
T.
McDonald
, and
Y.
Wang
,
Bioresour. Technol.
281
,
217
(
2019
).
[8]
C.
Xue
,
M.
Liu
,
X. W.
Guo
,
E. P.
Hudson
,
L. J.
Chen
,
F. W.
Bai
,
F. F.
Liu
, and
S. T.
Yang
,
Green Chem.
19
,
660
(
2017
).
[9]
Z. Q.
Wen
,
R.
Ledesma-Amaro
,
M. R.
Lu
,
M. J.
Jin
, and
S.
Yang
,
ACS Synth. Biol.
9
,
304
(
2020
).
[10]
F.
Cebreiros
,
M. D.
Ferrari
, and
C.
Lareo
,
Ind. Crop. Prod.
134
,
50
(
2019
).
[11]
J. W.
Wu
,
L. L.
Dong
,
B. F.
Liu
,
D. F.
Xing
,
C. S.
Zhou
,
Q.
Wang
,
X. K.
Wu
,
L. P.
Feng
, and
G. L.
Cao
,
Environ. Res.
186
,
109580
(
2020
).
[12]
P.
Anbarasan
,
z. C.
Baer
,
S.
Sreekumar
,
E.
Gross
,
J. B.
Binder
,
H. W.
Blanch
,
D. S.
Clark
, and
F. D.
Toste
,
Nature
491
,
235
(
2012
).
[13]
M. A.
Diaz-Perez
and
J. C.
Serrano-Ruiz
,
Molecules
25
,
802
(
2020
).
[14]
B. H. H.
Goh
,
C. T.
Chong
,
H. C.
Ong
,
T.
Seljak
,
T.
Katrasnik
,
V.
Jozsa
,
J. H.
Ng
,
B.
Tian
,
S.
Karmarkar
, and
V.
Ashokkumarh
,
Energy Convers. Manage.
251
,
114974
(
2022
).
[15]
Y.
Chen
,
Y. L.
Wu
,
L.
Tao
,
B.
Dai
,
M. D.
Yang
,
Z.
Chen
, and
X. Y.
Zhu
,
J. Ind. Eng. Chem.
16
,
717
(
2010
).
[16]
M. A.
Perez
,
R.
Bringue
,
M.
Iborra
,
J.
Tejera
, and
F.
Cunill
,
Appl. Catal. A Gen.
482
,
38
(
2014
).
[17]
K.
Cheng
,
B.
Gu
,
X.
Liu
,
J.
Kang
,
Q.
Zhang
, and
Y.
Wang
,
Angew. Chem. Int. Ed.
55
,
4725
(
2016
).
[18]
S. X.
Bai
,
F. F.
Liu
,
B. L.
Huang
,
F.
Li
,
H. P.
Lin
,
T.
Wu
,
M. Z.
Sun
,
J. B.
Wu
,
Q.
Shao
,
Y.
Xu
, and
X. Q.
Huang
,
Nat. Commun.
11
,
954
(
2020
).
[19]
S. W.
Koh
,
J.
Hu
,
J.
Hwang
,
P.
Yu
,
Z.
Sun
,
Q.
Liu
,
W.
Hong
,
J.
Ge
,
J.
Fei
, and
B.
Han
,
Mater. Chem. Front.
5
,
4970
(
2021
).
[20]
J. S.
Lopez
,
R. A.
Dagle
,
V. L.
Dagle
,
C.
Smith
, and
K. O.
Albrecht
,
Catal. Sci. Technol.
9
,
1117
(
2019
).
[21]
X. Y.
Guo
,
X. S.
Guo
, and
Y.
Suzuki
,
ChemistrySelect
5
,
528
(
2020
).
[22]
J. Y.
Zhang
,
E.
Yoo
,
B. H.
Davison
,
D.
Liu
,
J. A.
Schaidle
,
L.
Tao
, and
Z. L.
Li
,
Green Chem.
23
,
9534
(
2021
).
[23]
X. Y.
Guo
,
L. S.
Guo
,
Y.
Zeng
,
R.
Kosol
,
X. H.
Gao
,
Y.
Yoneyama
,
G. H.
Yang
, and
N.
Tsubaki
,
Catal. Today
368
,
196
(
2021
).
[24]
E.
Aghaei
and
M.
Haghighi
,
Microporous Mesoporous Mater.
270
,
227
(
2018
).
[25]
Y. T.
He
,
L. J.
Zhu
,
Y. H.
Luo
,
M. H.
Fan
,
M. Y.
Yang
,
Y. H.
Zhang
, and
Q. X.
Li
,
Fuel Process. Technol.
213
,
106674
(
2021
).
[26]
Y. T.
He
,
Y. H.
Luo
,
M. Y.
Yang
,
Y. H.
Zhang
,
L. J.
Zhu
,
M. H.
Fan
, and
Q. X.
Li
,
Appl. Catal. A Gen.
630
,
118440
(
2022
).
[27]
X. J.
Niu
,
J.
Gao
,
Q.
Miao
,
M.
Dong
,
G. F.
Wang
,
W. B.
Fan
,
Z. F.
Qin
, and
J. G.
Wang
,
Microporous Mesoporous Mater.
197
,
252
(
2014
).
[28]
L. J.
Zhu
,
Y. H.
Luo
,
Y. T.
He
,
M. Y.
Yang
,
Y. H.
Zhang
,
M. H.
Fan
, and
Q. X.
Li
,
Mol. Catal.
517
,
112063
(
2022
).
[29]
Y. H.
Luo
,
L. J.
Zhu
,
Y. T.
He
,
M. Y.
Yang
,
Y. H.
Zhang
,
M. H.
Fan
, and
Q. X.
Li
,
Cellulose
29
,
303
(
2022
).
[30]
Y. H.
Zhang
,
X. P.
Wu
,
Y. T.
He
,
Y. H.
Luo
,
M. Y.
Yang
,
M. H.
Fan
, and
Q. X.
Li
,
J. Chem. Technol. Biotechnol.
97
,
2068
(
2022
).
[31]
M. Y.
Yang
,
X. P.
Wu
,
Y. T.
He
,
Y. H.
Luo
,
Y. H.
Zhang
,
M. H.
Fan
, and
Q. X.
Li
,
Cellulose
29
,
5557
(
2022
).
[32]
Y. T.
He
,
Y. H.
Luo
,
M. Y.
Yang
,
Y. H.
Zhang
,
M. H.
Fan
, and
Q. X.
Li
,
Catal. Sci. Technol.
12
,
4524
(
2022
).
[33]
C. P.
Nash
,
A.
Ramanathan
,
D. A.
Ruddy
,
M.
Behl
,
E.
Gjersing
,
M.
Griffin
,
H. D.
Zhu
,
B.
Subramaniam
,
J. A.
Schaidle
, and
J. E.
Hensley
,
Appl. Catal. A Gen.
510
,
110
(
2016
).
[34]
A.
Martinez
,
M. A.
Arribas
,
P.
Concepcion
, and
S.
Moussa
,
Appl. Catal. A Gen.
467
,
509
(
2013
).
[35]
S. X.
Tian
,
S. F.
Ji
,
D. D.
Lu
,
B. Y.
Bai
, and
Q.
Sun
,
J. Energy Chem.
22
,
605
(
2013
).
[36]
D. Z.
Zhang
,
Y. X.
Wei
,
L.
Xu
,
F. X.
Chang
,
Z. Y.
Liu
,
S. H.
Meng
,
B. L.
Su
, and
Z. M.
Liu
,
Microporous Mesoporous Mater.
116
,
684
(
2008
).
[37]
A. G.
Popov
,
V. S.
Pavlov
, and
I. I.
Ivanova
,
J. Catal.
335
,
155
(
2016
).
[38]
H.
Konno
,
T.
Tago
,
Y.
Nakasaka
,
G.
Watanabe
, and
T.
Masuda
,
Appl. Catal. A Gen.
475
,
127
(
2014
).
[39]
T.
Tago
,
H.
Konno
,
M.
Sakamoto
,
Y.
Nakasaka
, and
T.
Masuda
,
Appl. Catal. A Gen.
403
,
183
(
2011
).
This content is only available via PDF.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.