木質素在堿水體系中的催化解聚研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、化石能源的大量使用給脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的傷害,也是當今社會能源沖突的根源,這些都嚴重威脅著人類社會的進步,因此發(fā)展可再生能源具有重要的意義。生物質能作為一種來源極其廣泛的可再生資源,未來可以在很大程度上替代化石能源。木質素來源于生物質,并且儲量豐富,更是自然界中唯一一種可以大規(guī)模制備芳香族化學品和液體燃料的可再生原料。然而,木質素特殊的結構使得它具有物理穩(wěn)定性和化學惰性,利用起來非常困難,大部分情況下都是作為垃圾處理,這既會污染環(huán)

2、境,也是對能源的浪費。因此,尋找一種高效的木質素解聚手段具有迫切的現(xiàn)實意義。
  針對木質素的解聚體系以有機溶液為主的現(xiàn)狀,本文提出了堿水溶液的反應體系,可以在一定程度上降低成本,減少對操作人員的健康損害,并在此基礎上開展了以下兩類實驗:
  1、C60/Bi2TiO4F2可見光催化解聚木質素
  光催化是一個強氧化過程,對于結構致密的木質素來說,光催化產生的氧化基團可以較容易地斷裂其中的化學鍵,因此可以在溫和的條件下

3、實現(xiàn)木質素的解聚??梢姽獯呋梢詫⑻柟庵心芰空急群艽蟮目梢姽饫闷饋恚瑢崿F(xiàn)太陽能和生物質能的高效綜合利用。
  為了和C60/Bi2TiO4F2的催化活性對比,本文同時研究了Bi2TiO4F2、 C60/TiO2可見光催化解聚木質素的性能。催化劑的發(fā)光光譜和紫外-可見光光譜表明C60/Bi2TiO4F2擁有最大的電荷分離效率和電子-空穴遷移率。實驗中,研究了溶液初始pH、木質素初始濃度、C60負載量對單體產物收率的影響,結果表明

4、C60/Bi2TiO4F2的催化效果最佳。C60/Bi2TiO4F2光催化解聚木質素的最佳反應條件是:溶液初始pH為7、1.25g/L木質素、1%C60含量。同時也對三種催化劑進行了穩(wěn)定性實驗,以研究其失活情況。
  2、稀土氧化物催化解聚木質素
  稀土氧化物催化解聚木質素的反應是在高溫高壓的條件下進行的,可以較大量地處理木質素。實驗中,分別以CeO2和La2O3為催化劑在不同溫度下解聚木質素。對于木質素反應液,先后使用乙

5、醚和乙酸乙酯來萃取,得到兩種萃取物以及殘渣,并通過比較萃取物和殘渣的收率來分析催化劑的性能。同時對單體產物進行了定性和定量分析,發(fā)現(xiàn)其主要組成是苯酚、2-甲氧基-4-丙基苯酚、2-甲氧基苯酚、2-甲氧基4-乙基苯酚、鄰苯二酚以及異丁香酚。250℃對兩種催化劑來說都是最佳的反應溫度,可以取得最好的木質素解聚效率和最高的單體產物收率。
  單體產物是制備高附加值化學品和液體燃料的平臺分子,以上兩種木質素解聚手段都獲得了較為可觀的單體產

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