“能源危机”和“环境污染”是当今世界面临的两大难题，如果说有什么能够一次性解决这两大难题的高手，那就非“生物质”莫属了！生物质是一切有生命的并且可以生长的有机物质的统称，包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食的动物及其生产的废弃物，具有可再生性、低污染性、广泛分布性的特点，可以说是“取之不尽的资源宝库”。目前生物质能源已成为仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，约占全球总能耗的14%。
在发展中国家则更为突出，生物质能占总能耗的35%。利用现代新技术将生物质能进行转换，对于我国能源结构改革，建立可持续发展的能源体系，促进社会和经济的发展以及改善生态环境具有重大意义。ABE发酵液就是生物质能源的一种。它是以淀粉或者纤维素为原料，经过丙酮丁醇梭菌发酵得到的丙酮、丁醇、乙醇和水的混合溶液。不要小瞧这些低碳的化合物，它们可都是生活中燃料和化学品的重要来源之一。
而且ABE发酵液可以说是具有丰富的原料基础，发酵菌丙酮丁醇梭菌广泛分布于土壤和谷物等种子表面，而淀粉和纤维素就更不用说了，农作物和农业废料就可以提供大量的淀粉和纤维素。ABE发酵液虽然很有用，但一般含有大量的水，浓度很低，需要经过气提、膜分离等技术对其进行提纯，不过这些过程不可避免的带来高能耗等问题，很大程度限制了其广泛应用。
因此，ABE溶液理想的利用方式是：不经过提纯或是仅经过简单的浓缩而直接转化，制备燃料或化学品，但是这可是块“硬骨头”。大连化物所王峰研究员团队设有多个研究方向，其中一个是缺陷金属氧化物催化剂酸碱催化有机反应，例如氧化铈催化剂用于催化小分子转化成为大分子；另外一个研究方向是生物质转化，例如用农业废料，如秸秆呀，木屑呀制备有用的化学品。
本来两个方向各自为战，没有交集，但是突然有一天，王峰瞄上了二氧化铈这种物质。二氧化铈为可还原氧化物，铈具有三价和四价两种价态，氧气充足下，铈为四价；但是氧气不足时，氧就会走掉，形成氧缺陷位点，同时伴随铈从四价变为三价，这种氧缺陷位点通常在化学反应中扮演活性中心的角色。当二氧化铈遇上生物质会怎样呢？
于是乎，他便从氧化型催化剂队伍里选出一位全能代表：锡掺杂的二氧化铈；再从生物质转化中选出一个复杂体系：三组分（乙醇、丙酮、丁醇混合）的ABE水溶液。本预想这会是一场复杂的“对抗”，没想到却成就了“一见钟情“，它俩的混合物居然高效地、高选择性地制备出了4-庚酮！
4-庚酮本身可作为香料或食品添加剂，同时又是非常重要的中间体，可以通过进一步加氢、缩合等化学反应过程获取更高价值的产品，用作精细化学品、油品（如航空燃油）、化学溶剂等。化学的世界，妙不可言！王峰研究员团队采用锡掺杂的二氧化铈为催化剂，可实现原料和产品“水油分离”，仅通过倾倒和简单的蒸馏，即可获得95%纯度的4-庚酮，实现了单一化学品的高选择性制备，选择性高达86%。
该催化反应体系中，ABE(乙醇、丙酮、丁醇)溶液虽然经过不同的反应路径和中间产物，但却最终单一的选择性生成了同一种产物4-庚酮。也就是说虽然走了不同的“道路”，但是都达到了同一个“罗马”。在该ABE的催化转化过程中，锡掺杂的二氧化铈催化体系，可以同时协同催化水参与的酮基化反应、醇脱氢反应、格尔伯特反应、缩合反应以及酯化反应五种反应，可谓是个“全能王”了。
已报道的ABE催化转化体系中，水均被认为是“腐”物，会造成催化剂中毒，但王峰研究员团队的研究中，水不但不会引起催化剂中毒，反而会参与反应，促使目标产物的选择性生成。该方法以生物质发酵液为原料，突破ABE催化转化现有技术选择性差的缺点，在固相铈基催化剂上，实现高选择性制备单一化学品，实现了ABE水溶液的直接催化转化，碳转化率达到~70%。
该过程原料来源广泛，催化剂易得，既具有科学研究意义，又具有工业应用前景。接下来该团队将基于现有认识，进一步设计制备高性能催化体系，积极向工业应用迈进！