基于木質(zhì)纖維素合成高密度烷烴燃料研究.pdf

1、高密度液體碳?xì)淙剂暇哂休^高密度和體積熱值，是提高飛行器性能的關(guān)鍵因素之一。為了減少人類對石油的過度依賴，以及緩解溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，基于生物質(zhì)來源發(fā)展可持續(xù)高密度燃料漸漸引起了大家的關(guān)注。本文圍繞石油和木質(zhì)纖維素基高密度碳?xì)淙剂虾铣芍械腃-C鍵形成反應(yīng)和加氫脫氧反應(yīng)，合成了石油基高密度燃料、生物質(zhì)聯(lián)環(huán)燃料、生物質(zhì)1,3-支鏈單環(huán)燃料、生物質(zhì)單支鏈單環(huán)燃料和生物質(zhì)1,1-支鏈單環(huán)燃料。
　　研究了endo-DCPD的異構(gòu)和Diels

2、-Alder聚合反應(yīng)用于合成石油基高密度燃料。由于微孔分子篩中分子擴(kuò)散慢，催化活性低。XRD，TEM和N2吸附脫附測試證明，在溫和的堿處理條件能移除無定型物質(zhì)并產(chǎn)生介孔，而劇烈的堿處理條件會導(dǎo)致分子篩骨架結(jié)構(gòu)的坍塌。NH3-TPD和吡啶吸附紅外測試表明，介孔能提高大分子有機(jī)物對酸性位的接觸性。由于孔道擴(kuò)散的影響，對異構(gòu)和聚合反應(yīng)，多級孔ZSM-5比微孔ZSM-5擁有更好的活性和選擇性。
　　研究了環(huán)狀酮（環(huán)戊酮，環(huán)己酮）的aldo

3、l自縮合反應(yīng)得到母體化合物用于合成生物質(zhì)聯(lián)環(huán)燃料。由于常規(guī)酸堿催化劑催化環(huán)狀酮自縮合反應(yīng)時得到一級縮合產(chǎn)物，而一級縮合產(chǎn)物與環(huán)狀酮會繼續(xù)發(fā)生aldol反應(yīng)生成二級縮合產(chǎn)物，導(dǎo)致一級縮合產(chǎn)物收率低。XRD，TEM，ICP和31P核磁測試表明，合成不同量磷鎢酸（PTA）均勻包裹在MOF（MIL-101，MIL-100）籠中。N2吸附脫附和酸堿滴定測試表明，隨著包裹的PTA量增多，酸性變多，孔道變小。由于MOF材料擁有合適的孔道，孔道擇形性抑

4、制了二級縮合產(chǎn)物的形成，使得高選擇性的合成一級縮合產(chǎn)物。一級縮合產(chǎn)物經(jīng)過加氫脫氧后，得到密度為0.867~0.887 g/cm3的生物質(zhì)聯(lián)環(huán)燃料。
　　研究了環(huán)狀酮與呋喃醛在無溶劑體系下的aldol交叉縮合反應(yīng)得到母體化合物用于合成1,3-支鏈生物質(zhì)單環(huán)燃料。在無溶劑的反應(yīng)體系中，使用NaOH作為催化劑，在高催化劑量或者高反應(yīng)溫度的條件下，環(huán)狀酮與糠醛/5-羥甲基糠醛的aldol反應(yīng)均能得到很好的轉(zhuǎn)化率和選擇性。發(fā)現(xiàn)在aldol交

5、叉縮合反應(yīng)中，環(huán)戊酮比環(huán)己酮，糠醛比5-羥甲基糠醛反應(yīng)速度快。母體化合物經(jīng)過加氫脫氧后，得到密度為0.815~0.826 g/cm3的生物質(zhì)1,3-支鏈單環(huán)燃料。
　　研究了環(huán)己酮與2-甲基呋喃羥基烷基化/烷基化反應(yīng)得到母體化合物用于合成生物質(zhì)1,1-支鏈單環(huán)燃料，發(fā)現(xiàn)環(huán)己酮比環(huán)戊酮有更好的親核能力，導(dǎo)致主反應(yīng)速度快了很多，副反應(yīng)速度被抑制。在nafion-212催化劑作用下，得到了很好的轉(zhuǎn)化率和選擇性。同時，發(fā)現(xiàn)在極性溶劑和am

6、berlyst-15作用下，高選擇性的合成了羥基烷基化中間產(chǎn)物。母體化合物經(jīng)過加氫脫氧后，得到密度為0.804~0.825 g/cm3的生物質(zhì)單環(huán)燃料。
　　研究了環(huán)戊酮與2-甲基呋喃羥基烷基化/烷基化反應(yīng)得到母體化合物用于合成生物質(zhì)1,1-支鏈單環(huán)燃料。合成疏水親油性強(qiáng)酸型磺酸型酸性樹脂PS和超強(qiáng)酸型氟磺酸性的PCS。ICP，N2吸附脫附，酸堿滴定，粉末接觸角測試表明，隨著樹脂合成時親水性單體的增多，比表面積變小，酸量變多，疏水