纖維素在離子液體中的溶解性能及水熱碳化研究.pdf

1、纖維素是生物質(zhì)的重要組成部分,因其成本低廉和可降解性等特點(diǎn)而受到人們的重視。但是由于纖維素分子間和分子內(nèi)存在大量氫鍵,晶體結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,使其難以被大部分溶劑溶解,這一特點(diǎn)阻礙了人們開發(fā)利用纖維素資源。因此,本文以微晶纖維素為原料,研究了其在離子液體[Bmim]Cl中的溶解性能,并利用水熱法制備碳微球材料,初步研究了纖維素在離子液體[Bmim]Cl體系中催化制氫。主要研究內(nèi)容如下:
　　1)考察了溫度、時間和微晶纖維素與離子液體[B

2、mim]Cl質(zhì)量比對溶解率的影響。并利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、熱失重分析儀和紅外光譜儀對微晶纖維素和再生微晶纖維素進(jìn)行表征,初步分析了纖維素在[Bmim]Cl溶解的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)得到的最佳溶解條件為:[Bmim]Cl與微晶纖維素質(zhì)量比為5g:0.5g,溶解溫度為90℃,溶解時間為1.5h時,微晶纖維素在離子液體[Bmim]Cl中的溶解率達(dá)到最大值48.7％。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):再生纖維素晶體結(jié)構(gòu)未有變化,其表面變得粗糙,化學(xué)結(jié)構(gòu)未變,并且其熱

3、解溫度降低、熱解速度加快。
　　2)研究了溫度、時間對微晶纖維素碳化反應(yīng)的影響,初步分析了纖維素碳化反應(yīng)的機(jī)理。利用X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡、熱失重分析和紅外光譜分析對反應(yīng)生成的粉末進(jìn)行表征,并研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對反應(yīng)生成的粉末的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):250℃為碳化反應(yīng)的最低溫度,此后隨溫度升高,微晶纖維素轉(zhuǎn)化為無定形態(tài)的球形碳材料;反應(yīng)時間越長,產(chǎn)物越來越趨近于球狀,但是微粒尺寸分布越不均勻。
　　3)針對氫氣產(chǎn)量的