纖維素水解及其ZnCaFe水滑石催化性能研究.pdf

1、纖維素的高效利用是解決能源危機和溫室效應的有效方法,纖維素高選擇性水解成葡萄糖溶液是其中的關鍵技術。水滑石固體催化劑高效水解預處理纖維素的廣泛研究,解決了酶解纖維素成本高、酸水解纖維素需中和處理及超臨界水水解纖維素的工藝難實現(xiàn)等缺點,此研究對水解纖維素的工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。
　　纖維素預處理是獲得高選擇性纖維素水解液的主要方法,根據(jù)球磨預處理的高效性和超聲波預處理的低能耗特點,此研究首次提出球磨結(jié)合超聲波預處理纖維素:將球磨預

2、處理12h的纖維素樣品進行超聲波預處理60 min,可以使纖維素結(jié)晶度降低到20％、其保水值提高到96%,同時可以將纖維素預處理能耗降低近50%,在未使用催化劑條件下,將纖維素的轉(zhuǎn)化率和葡萄糖選擇性分別提高12%和60%,并通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(IR)及熱重分析(TG-DTA)等手段進行表征,認知經(jīng)過不同時間球磨預處理和結(jié)合超聲波預處理的纖維素樣品的晶體結(jié)構、形貌、基團及熱重變化,并分析球磨結(jié)合超聲波預

3、處理纖維素轉(zhuǎn)化率和葡萄糖選擇性提高的原因。
　　本研究通過以尿素為沉淀劑的共沉淀法合成一系列不同金屬離子的水滑石催化劑,并通過纖維素水解反應篩選出具有高效性和高選擇性的Zn-Ca-Fe水滑石(Zn-Ca-Fe LDH)催化劑,該催化劑在反應溫度155℃、時間20 h、轉(zhuǎn)速200 r/min、水50 mL、纖維素2 g、催化劑1g條件下,可以使纖維素轉(zhuǎn)化率和葡萄糖選擇性選擇性分別達到42.56%和93.2%,并且該催化劑可以重復使用