氯化钙/十二烷基硫酸钠/固体酸体系的构建及其催化纤维素水解性能研究

发布时间：2020-12-21 03:14

　　将纤维素水解为还原糖,是一种充分利用碳资源,缓解能源短缺、环境污染的途径。如何实现廉价、高效、绿色地转化是当今纤维素研究的重要课题之一。本文以球磨和磷酸两种预处理的纤维素为水解实验对象,构建了氯化钙（CaCl2）、十二烷基硫酸钠（SDS）和碳基固体酸,包括磺化碳基固体酸-L（SCSA-L）及磺化碳基固体酸-S（SCSA-S）的催化体系,研究了其催化水解纤维素的性能。首先对球磨和磷酸预处理的纤维素与原始的微晶纤维素进行了对比水解实验。在无催化剂存在情况下,25mL高压反应釜中,150℃下将纤维素水解12h,结果表明,预处理后的纤维素,水解生成还原糖（TRS）的产率均有所提高。其中,经磷酸处理后的纤维素,其TRS产率可达20.2%,是未处理微晶纤维素的11倍。通过XRD、TEM以及FT-IR对两种预处理方法所制得纤维素表征结果显示,其形貌和结晶度均发生了一定程度的改变。在此基础上,将金属氯化物（XCln:n=1时,X=Na、K;n=2时,X=Mg、Ca、Sr、Ba）和表面活性剂（十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠）引入水解反应中,并对其水解球磨纤维素的性能进行了研究。结果表明,以氯化钙和十二烷... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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?ＯＨ??－ｎ－３??图１－２纤维素的结构示意图ｔ３１』２??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１．２．３纤维素的分类??纤维素可按聚合度和晶型的不同进行分类。按聚合度（ＤＰ）大小的标准来分，??有ａ－纤维素、ｐ－纤维素、了－纤维素三类，ＤＰ＞１００、ｌＯ＾ＤＰＳｌＯＯ、ＤＰ＜１０分别为ａ，?ｐ，??Ｙ型纤维素。??按照晶型结构的排列特点，有ｉａ，ｉＰ，ＩＩ，ｎ＾，ｍｎ，ｉＶｈ?ｉｖＨ这七种结晶结构??类型。在自然界中，大多数纤维素以ｕ?Ｉｐ的类型存在［３２】，并且这两种类型的比例??会由于纤维素来源和种类的不同而变化，例如，细菌和藻类的细胞壁主要为ｌａ型纤??维素，木、棉等植物中则主要为Ｉｐ型纤维素「＇３］。Ｌ和Ｉｐ型纤维素稳定性较差，在浓??碱或者氨水等的处理下，它们可以转化为更稳定的其他其他类型纤维素。??１．２．４纤维素的预处理方法??将纤维素进行预处理是利用纤维素的一个十分重要的步骤。原因如下：一是??由于纤维素大分子中结构聚集程度较为复杂

性炭、炭黑和Ｃ６Ｑ等）或其他材料负载于载体金属上，此类催化剂在纤维素的催化??加氢方面展示出了优良的特性。很多研究者在酸性体系中以负载型金属类固体酸??将纤维素转化成糖醇，其过程如图１．４所示，第一步在酸作用下纤维素水解为糖类，??第二步糖类在负载型金属的催化下与体系中Ｈ２反应生成糖醇。负载型金属主要在??第二步中发挥作用，而对于第一步纤维素水解为葡萄糖等糖类过程中几乎没有作??用，因此目前该催化剂通常与酸联用用于纤维素催化加氢方面，鲜有利用其单独??水解纤维素为糖类的报道。Ｋｏｂａｙａｓｈｉ等［６９］在２０１０年在无酸介质中单独以金属ＲＵ??负载于不同碳材料，成功地将纤维素水解为糖类，结果表明当负载碳为介孔碳时，??该催化剂表现出的催化活性最好，葡萄糖和低聚糖产量分别为３４％和５％，其水解??纤维素过程如图１．４所示。此外他们还推断介孔碳本身能将纤维素水解为一定量和??一定比例的葡萄糖和低聚糖，金属Ｒｕ则扮演水解低聚糖为葡萄糖的角色，因而一??定范围内低的Ｒｕ负载量并不影响总还原糖产量，但会影响产物中葡萄糖和低聚糖??的比例。为了进一步证实该推断，他们以单独的介孔碳材料和负载Ｒｕ的介孔碳材??料分别水解纤维二糖

【参考文献】：
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本文编号：2929079