褐煤NaOH解聚产物—锆催化剂制备及催化乙酰丙酸乙酯转化

发布时间：2020-08-17 16:53

【摘要】：煤炭资源是重要的化石燃料,长期以来为人类社会的生存发展提供了大量丰富的能源。以褐煤为代表的低阶煤,具有水分和灰分高、热值低,直接作为燃料利用时,污染高效率低。因此,提高褐煤的高效清洁利用,同时增加产品的附加值,具有十分重要的意义。本文利用褐煤中腐植酸含量高、含氧官能团丰富的特点,通过NaOH温和处理使褐煤发生部分解聚,并利用解聚物中的含氧酸性官能团与过渡金属锆的配位作用,制备了不同种类的褐煤解聚产物—锆催化剂。详细考察了不同的解聚产物组分、催化剂制备条件和反应条件对催化剂性能的影响。针对褐煤的结构和组成特点,分别提取褐煤中的游离腐植酸(HAf)和总腐植酸(HAt)并进行锆基催化剂制备。将催化剂用于生物质乙酰丙酸乙酯(EL)的催化转化生成γ-戊内酯(GVL),优化反应条件,均取得良好的催化效应。使用Zr-HAf催化剂时,EL转化率为92.7%,γ-戊内酯(GVL)的产率90.1%;使用Zr-HAt催化剂时,转化率92.8%,产率92.6%。为了合理利用资源,我们试着把褐煤提取游离腐植酸后的固体残余物(SRf)和提取总腐植酸的固体残余物(SRt)制备催化剂,在优化反应条件下,Zr-SRf催化反应时,EL的转化率92.4%,γ-戊内酯(GVL)的产率92.0%;以Zr-SRt催化剂时,转化率95.4%,产率92.0%。催化剂均可重复使用11次以上而催化活性基本不变,异质性实验说明它们都是非均相反应。鉴于褐煤衍生物所得的腐植酸和固体残余物分别制备锆基催化剂时均具有良好的催化性能,为了提高褐煤利用率、简化催化剂的制备操作过程,对褐煤NaOH处理后的混合物不经分离直接制备Zr-SL~+催化剂。考察了不同处理条件对所得催化剂性能的影响,并对所得催化剂结构进行表征分析。在优化催化反应条件下,EL转化率为92.2%,产率92.0%。催化剂可多次重复使用,是非均相反应。催化剂活性受到催化剂中锆含量、催化剂比表面积和表面酸性位点的共同影响。所制备催化剂能够用于其它羰基化合物的催化转化,如糠醛制备糠醇,己醛制备己醇,2-己酮制备2-己醇等,底物转化率均达93.0%以上,表明催化剂有良好的底物普适性。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;TD849.2
【图文】：

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内蒙古工业大学硕士学位论文图 1-2 褐煤结构模型）。长时间在空气中极易造成风化，不易储存和运输，燃烧时会产生大量的有害气体和生成固体残渣颗粒物，对空气环境污染严重[10-13]。我国在煤炭开采方面有着悠久的历史，褐煤储量丰富，已成为我国主要使用的煤种，褐煤的煤化程度低，燃烧时会有大量的浓烟、黑灰等颗粒物飘在空中，如果不经过洗煤和提炼预处理，大量使用劣质褐煤会导致我国雾霾问题日益严重。

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图 1-2 褐煤结构模型）。长时间在空气中极易造成风化，不易储存和运输，燃烧时会产生大量的有害气体和生成固体残渣颗粒物，对空气环境污染严重[10-13]。我国在煤炭开采方面有着悠久的历史，褐煤储量丰富，已成为我国主要使用的煤种，褐煤的煤化程度低，燃烧时会有大量的浓烟、黑灰等颗粒物飘在空中，如果不经过洗煤和提炼预处理，大量使用劣质褐煤会导致我国雾霾问题日益严重。图 1-1 褐煤光学照片Figure 1-1 Optical graph of lignite

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褐煤蜡是指褐煤经有机溶剂抽提所得的抽提物。用于制造涂料、油漆、橡胶添加剂、润滑油和高级蜡纸的原料等。图1-3 褐煤的利用Figure 1-3 Utilization of lignite褐煤含有丰富的原生腐植酸和采出后经风化、氧化而增加的次生腐植酸。腐植酸是一种具有弱酸性的胶体物质与金属离子合金属氢氧化物反应生成的络合物和螯合褐煤

【参考文献】