碳化钼催化剂的可控合成及其在木质素C-O醚键断裂反应中的应用
发布时间：2021-08-15 03:11
木质素是生物质的重要组成部分,也是自然界中可提供芳环结构的大宗再生资源,木质素催化转化为芳香类化学品已成为再生能源领域的重点研究方向之一。碳化钼催化剂可在超临界乙醇溶剂中将木质素解聚为醇类、酯类和单环芳烃、酚类等八十多种C6-C10小分子化合物,但由于缺乏对碳化钼催化剂结构的精细控制,导致木质素解聚产物分布较广,单酚类目标产物选择性较低。本文采用反相微乳液法合成一种高分散的碳化钼催化剂,在亚临界乙醇溶剂中可将木质素及其模型化合物分子结构中C-O键断裂,从而提高木质素转化率以及单酚产物选择性。具体研究内容如下:1.首先采用反相微乳液法合成碳化钼催化剂的前驱体,借助表面活性剂作用将水均匀的分散在非极性溶液中,然后将氧化钼封装进入多孔二氧化硅球中,经还原、渗碳等过程得到分散在多孔二氧化硅载体上的碳化钼催化剂（Mo2C/SiO2）。利用X射线衍射（XRD）、氮气吸脱附、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等表征手段,对Mo2C/SiO2催化剂材料晶型、形貌、粒径分布及价态分布等表征分析。结果发现反相微乳液法制备的Mo2C/SiO2催化剂颗粒分布均匀,通...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软木质素结构模型
第一章绪论41.4木质素解聚转化利用新型催化剂开发技术和解聚策略现已引起科学界的广泛关注。目前有大量文献报道了关于木质素解聚的方法，最常见的方法有酸类、碱类、氯化物为催化剂催化解聚、水解，热解、加氢处理、化学氧化、液相重整，气化以及生物降解等26-28。反应过程中溶剂使木质素解聚产物易分离，而且降低焦油、焦炭固体残留物的产生，提高了原料转化率及液化率，且目标产物选择性良好，对木质素解聚利用技术发展具有重要意义28。图1.2木质素形成及解聚反应途径1081.4.1均相催化kumar等人29研究了不同温度，不同Si/Al的沸石（γ-沸石、丝光沸石、ZSM-5）存在下，探究沸石的形状、酸度以及热解温度在木质素催化热解中对产物的影响，作者通过探究发现γ-沸石能够形成最有效的催化体系，对于小型含氧化合物的脱氧基化和脱羟基化有明显的作用，而且产物中包含了大量含芳烃的含氧化物，研究结果表明了γ-沸石能够将木质素催化裂解成小分子物质。Wu等人30探究了不同酸度催化剂对木质素解聚的影响，研究结果表明了表现出中强酸的SiO2-Al2O3作为催化剂对木质素解聚活性良好，而且有效的阻止了产物之间再聚合。Zhou等人31将Ni基作为活性中心负载在无定形硅铝上，制备不同负载量的Ni/SiO2-Al2O3催化剂，探究催化剂酸度对木质素解聚的影响，结果表明与SiO2-Al2O3
第一章绪论8Ye等人44在乙醇-水中解聚玉米秸秆木质素，对停留时间、反应温度和乙醇浓度对液体产品和酚类化合物收率的影响进行了详细研究，发现在最佳条件250oC，90分钟，65％乙醇-水解聚的液体产品的最高产量70wt％，产物中有杂环（2,3-二氢苯并呋喃）、乙基苯酚、愈创木酚、乙基愈创木酚和丁香酚，结果表明乙醇-水做溶剂可以增加木质素及产物的溶解度，同时也增加了醚溶性的量酚类，得到可回收的液体产物，进一步证实了乙醇-水对液体产物的收率和组成有重大影响。图1.3木质素解聚机理44Zhang等人45通过将ReOx/AC应用在木质素催化裂解体系中，异丙醇作为氢供体，负载在活性炭上的ReOx/AC催化剂在异丙醇中对木质素C–O键的选择性裂解表现出优异的活性。作者研究发现了各种木质素β-O-4模型化合物和木质素材料的裂解，通过ReOx/AC催化剂在异丙醇溶剂中通过氢转移途径产生芳族化合物，结果表明获得高收率的单酚高达99.0％，大量的芳香油50.2％–54.0％以及4-丙基丁香酚收率为6.5％。通过对反应机理的研究表明，ReIV和ReVI对Re物种和AC之间具有明显的协同作用，是主要的活性物种，这些结果表明Re基催化剂在生物质转化应用中具有潜在价值。Jiang等人46使用异丙醇作为原位氢源，研究了Ni-Pd双金属催化剂对木质素解聚为单体酚的性能。Ni50Pd50/SBA-15在纤维素分解酶玉米秸秆木质素的解聚中表现出最好的性能，总单酚产率为8.14wt％。对于酸提取的桦木木质素的解聚的研究中，获得的单酚产率为18.52wt％。结果表明双金属催化剂有丰富的活性中心，能够和木质素片段之间充分接触，因此显着的促进了氢解过程以生产单体酚。大量文献中报道了采用醇类为反应溶剂催化解聚木质素40-46，木质素结构存在大量的醚键，反应过程中醇类溶剂为反应历程提供了所需氢源?
本文编号：3343729
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软木质素结构模型
第一章绪论41.4木质素解聚转化利用新型催化剂开发技术和解聚策略现已引起科学界的广泛关注。目前有大量文献报道了关于木质素解聚的方法，最常见的方法有酸类、碱类、氯化物为催化剂催化解聚、水解，热解、加氢处理、化学氧化、液相重整，气化以及生物降解等26-28。反应过程中溶剂使木质素解聚产物易分离，而且降低焦油、焦炭固体残留物的产生，提高了原料转化率及液化率，且目标产物选择性良好，对木质素解聚利用技术发展具有重要意义28。图1.2木质素形成及解聚反应途径1081.4.1均相催化kumar等人29研究了不同温度，不同Si/Al的沸石（γ-沸石、丝光沸石、ZSM-5）存在下，探究沸石的形状、酸度以及热解温度在木质素催化热解中对产物的影响，作者通过探究发现γ-沸石能够形成最有效的催化体系，对于小型含氧化合物的脱氧基化和脱羟基化有明显的作用，而且产物中包含了大量含芳烃的含氧化物，研究结果表明了γ-沸石能够将木质素催化裂解成小分子物质。Wu等人30探究了不同酸度催化剂对木质素解聚的影响，研究结果表明了表现出中强酸的SiO2-Al2O3作为催化剂对木质素解聚活性良好，而且有效的阻止了产物之间再聚合。Zhou等人31将Ni基作为活性中心负载在无定形硅铝上，制备不同负载量的Ni/SiO2-Al2O3催化剂，探究催化剂酸度对木质素解聚的影响，结果表明与SiO2-Al2O3
第一章绪论8Ye等人44在乙醇-水中解聚玉米秸秆木质素，对停留时间、反应温度和乙醇浓度对液体产品和酚类化合物收率的影响进行了详细研究，发现在最佳条件250oC，90分钟，65％乙醇-水解聚的液体产品的最高产量70wt％，产物中有杂环（2,3-二氢苯并呋喃）、乙基苯酚、愈创木酚、乙基愈创木酚和丁香酚，结果表明乙醇-水做溶剂可以增加木质素及产物的溶解度，同时也增加了醚溶性的量酚类，得到可回收的液体产物，进一步证实了乙醇-水对液体产物的收率和组成有重大影响。图1.3木质素解聚机理44Zhang等人45通过将ReOx/AC应用在木质素催化裂解体系中，异丙醇作为氢供体，负载在活性炭上的ReOx/AC催化剂在异丙醇中对木质素C–O键的选择性裂解表现出优异的活性。作者研究发现了各种木质素β-O-4模型化合物和木质素材料的裂解，通过ReOx/AC催化剂在异丙醇溶剂中通过氢转移途径产生芳族化合物，结果表明获得高收率的单酚高达99.0％，大量的芳香油50.2％–54.0％以及4-丙基丁香酚收率为6.5％。通过对反应机理的研究表明，ReIV和ReVI对Re物种和AC之间具有明显的协同作用，是主要的活性物种，这些结果表明Re基催化剂在生物质转化应用中具有潜在价值。Jiang等人46使用异丙醇作为原位氢源，研究了Ni-Pd双金属催化剂对木质素解聚为单体酚的性能。Ni50Pd50/SBA-15在纤维素分解酶玉米秸秆木质素的解聚中表现出最好的性能，总单酚产率为8.14wt％。对于酸提取的桦木木质素的解聚的研究中，获得的单酚产率为18.52wt％。结果表明双金属催化剂有丰富的活性中心，能够和木质素片段之间充分接触，因此显着的促进了氢解过程以生产单体酚。大量文献中报道了采用醇类为反应溶剂催化解聚木质素40-46，木质素结构存在大量的醚键，反应过程中醇类溶剂为反应历程提供了所需氢源?
本文编号：3343729
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