木質(zhì)素在堿水體系中的催化解聚研究.pdf

1、化石能源的大量使用給脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的傷害，也是當今社會能源沖突的根源，這些都嚴重威脅著人類社會的進步，因此發(fā)展可再生能源具有重要的意義。生物質(zhì)能作為一種來源極其廣泛的可再生資源，未來可以在很大程度上替代化石能源。木質(zhì)素來源于生物質(zhì)，并且儲量豐富，更是自然界中唯一一種可以大規(guī)模制備芳香族化學(xué)品和液體燃料的可再生原料。然而，木質(zhì)素特殊的結(jié)構(gòu)使得它具有物理穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，利用起來非常困難，大部分情況下都是作為垃圾處理，這既會污染環(huán)

2、境，也是對能源的浪費。因此，尋找一種高效的木質(zhì)素解聚手段具有迫切的現(xiàn)實意義。
　　針對木質(zhì)素的解聚體系以有機溶液為主的現(xiàn)狀，本文提出了堿水溶液的反應(yīng)體系，可以在一定程度上降低成本，減少對操作人員的健康損害，并在此基礎(chǔ)上開展了以下兩類實驗:
　　1、C60/Bi2TiO4F2可見光催化解聚木質(zhì)素
　　光催化是一個強氧化過程，對于結(jié)構(gòu)致密的木質(zhì)素來說，光催化產(chǎn)生的氧化基團可以較容易地斷裂其中的化學(xué)鍵，因此可以在溫和的條件下

3、實現(xiàn)木質(zhì)素的解聚?？梢姽獯呋梢詫⑻柟庵心芰空急群艽蟮目梢姽饫闷饋恚瑢崿F(xiàn)太陽能和生物質(zhì)能的高效綜合利用。
　　為了和C60/Bi2TiO4F2的催化活性對比，本文同時研究了Bi2TiO4F2、 C60/TiO2可見光催化解聚木質(zhì)素的性能。催化劑的發(fā)光光譜和紫外-可見光光譜表明C60/Bi2TiO4F2擁有最大的電荷分離效率和電子-空穴遷移率。實驗中，研究了溶液初始pH、木質(zhì)素初始濃度、C60負載量對單體產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果表明

4、C60/Bi2TiO4F2的催化效果最佳。C60/Bi2TiO4F2光催化解聚木質(zhì)素的最佳反應(yīng)條件是:溶液初始pH為7、1.25g/L木質(zhì)素、1％C60含量。同時也對三種催化劑進行了穩(wěn)定性實驗，以研究其失活情況。
　　2、稀土氧化物催化解聚木質(zhì)素
　　稀土氧化物催化解聚木質(zhì)素的反應(yīng)是在高溫高壓的條件下進行的，可以較大量地處理木質(zhì)素。實驗中，分別以CeO2和La2O3為催化劑在不同溫度下解聚木質(zhì)素。對于木質(zhì)素反應(yīng)液，先后使用乙

5、醚和乙酸乙酯來萃取，得到兩種萃取物以及殘渣，并通過比較萃取物和殘渣的收率來分析催化劑的性能。同時對單體產(chǎn)物進行了定性和定量分析，發(fā)現(xiàn)其主要組成是苯酚、2-甲氧基-4-丙基苯酚、2-甲氧基苯酚、2-甲氧基4-乙基苯酚、鄰苯二酚以及異丁香酚。250℃對兩種催化劑來說都是最佳的反應(yīng)溫度，可以取得最好的木質(zhì)素解聚效率和最高的單體產(chǎn)物收率。
　　單體產(chǎn)物是制備高附加值化學(xué)品和液體燃料的平臺分子，以上兩種木質(zhì)素解聚手段都獲得了較為可觀的單體產(chǎn)