硅鋁固體酸催化木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為芳香化合物.pdf

1、生物質(zhì)是生產(chǎn)燃料、大宗化學(xué)品和能源的重要可再生原料。在目前的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和理論研究中，纖維素、半纖維素常常能夠得到有效地轉(zhuǎn)化和利用，然而木質(zhì)素由于其結(jié)構(gòu)致密性質(zhì)穩(wěn)定很難轉(zhuǎn)化;同時(shí)，全世界每年產(chǎn)生的工業(yè)木質(zhì)素約有2000萬噸。這些被廢棄的木質(zhì)素可以作為生產(chǎn)芳香化合物原料。因此，木質(zhì)素解聚研究對(duì)生物質(zhì)的全組分利用具有重要的意義。
　　在本文的工作中，我們使用了一系列的硅鋁固體酸(SiO2-Al2O3，HY, Hβ和HZSM-5)為催化劑

2、，解聚木質(zhì)素制備芳香烴及苯酚類化合物。研究了催化劑結(jié)構(gòu)、酸性、孔尺寸對(duì)其解聚木質(zhì)素效率及產(chǎn)物分布的影響。結(jié)果表明催化劑的酸性、孔徑、孔容等因素均會(huì)對(duì)木質(zhì)素解聚造成影響。以比較面積和酸強(qiáng)度適中、孔徑較大的SiO2-Al2O3催化解聚木質(zhì)素效果最優(yōu)。氣相色譜質(zhì)譜的檢測(cè)結(jié)果顯示，苯酚類單體是液體產(chǎn)物中最主要的酚類單體產(chǎn)物。以SiO2-Al2O3為催化劑、乙醇為溶劑、280℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)4小時(shí)，單酚類化合物的產(chǎn)率為12.91％、芳香烴的產(chǎn)率為

3、2.41％。傅里葉紅外光譜和核磁共振氫譜的表征也表明在催化反應(yīng)過程中伴隨著脫氧反應(yīng)和烷基化反應(yīng)。
　　同時(shí)還對(duì)SiO2-Al2O3解聚其他工業(yè)木質(zhì)素（堿木質(zhì)素，去堿木質(zhì)素，木質(zhì)素磺酸鈉）進(jìn)行了研究，討論它們結(jié)構(gòu)對(duì)解聚反應(yīng)的影響。然而，在工業(yè)木質(zhì)素的解聚中SiO2-Al2O3的催化活性還不夠，所以制備了一系列的Ni負(fù)載在SiO2-Al2O3上的Ni/SiO2-Al2O3催化劑。并考察了Ni負(fù)載量、反應(yīng)溫度、催化劑用量等參數(shù)對(duì)解聚效果

4、及產(chǎn)物分布的影響。結(jié)果表明，使用0.1g15％Ni/SiO2-Al2O3為催化劑、在300℃的乙醇溶劑中反應(yīng)8小時(shí)時(shí)，芳香烴的收率為9.1％，酚類化合物的收率為17.54％。通過對(duì)原料和產(chǎn)物進(jìn)行紅外、核磁等表征，我們進(jìn)一步研究了催化前后木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的變化。同時(shí)，我們利用Ni/SiO2-Al2O3為催化劑，對(duì)生物質(zhì)水解殘?jiān)惸举|(zhì)素進(jìn)行初步探討，芳香烴的收率為2.01％，酚類化合物的收率為3.10％。
　　本論文的研究為木質(zhì)素的解聚提供