【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于木质素降解
,具体涉及一种催化木质素解聚为芳香烃类化合物的催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
木质素是构成植物结构的重要芳香聚合物,与纤维素、半纤维素共同构成木质纤维生物质,占木质纤维生物质重量的15-30%,能量上约占40%。木质素是由苯丙烷基结构单元(C9)构成的无定形的三维网状芳香高分子化合物。木质素中,苯丙烷基C9结构单元,主要包括愈创木基、紫丁香基和对羟基苯基,结构单元间主要通过β-O-4、5-5、β-5、β-β等键型相互连接。其中,β-O-4醚键占木质素键型的50%以上,为主要连接方式。热裂解、水解、氧化、氢化是目前主要被用于木质素转化的化学方法。选择性断裂C-O-C键可得到简单的酚类芳香化合物。热裂解转化木质素涉及较高的反应温度(大于400℃)和快速的淬灭体系,过程能耗较大,降解过程无选择性;水解需要酸碱参与,对环境污染较大,且酸碱具有一定腐蚀性;氧化转化过程产物易发生过氧化和聚合,产生大量的焦炭。同以上几种相比,氢化还原可以通过催化选择断裂醚键,而不对芳香环加氢,从而提高产物选择性、减少产物复杂性,有较高的经济适用性,符合绿色低能耗要求。现有技术中,镍基催化剂的载体多采用炭基载体或介孔材料,如γ-Al2O3、MCM-41等。但是,炭基载体担载的金属活性组分易流失,催化剂易二次团聚;介孔材料如γ-Al2O3作为典型的两性氢氧化物,在酸、碱中易腐蚀,会因表面烧结和易相变为α-Al2O3降 ...
【技术保护点】
一种催化木质素解聚为芳香烃类化合物的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:(1)以TiO2或钛酸盐晶须为载体,利用原子层沉积技术负载金属活性组分,制备得到催化剂,所述的钛酸盐晶须为K2Ti2O5晶须、K2Ti4O9晶须、K2Ti6O13晶须中的一种或几种,所述的金属活性组分为Ni,所述催化剂中Ni的含量为0.1%~20%;(2)将天然木粉或木质素与催化剂混合,投入溶剂中,在反应釜中,氢气压力为0.1~4Mpa条件下对天然木粉或木质素进行氢化解聚,得到高香草酸、丙烯基愈创木酚。
【技术特征摘要】
1.一种催化木质素解聚为芳香烃类化合物的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)以TiO2或钛酸盐晶须为载体,利用原子层沉积技术负载金属活性组分,制备得到催化剂,
所述的钛酸盐晶须为K2Ti2O5晶须、K2Ti4O9晶须、K2Ti6O13晶须中的一种或几种,所述的金属活性组分为Ni,所述催化剂中Ni的含量为0.1%~20%;
(2)将天然木粉或木质素与催化剂混合,投入溶剂中,在反应釜中,氢气压力为0.1~4Mpa条件下对天然木粉或木质素进行氢化解聚,得到高香草酸、丙烯基愈创木酚。
2.根据权利要求1所述的催化木质素解聚为芳香烃类化合物的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的利用原子层沉积技术负载金属活性组分,包括如下步骤:
(1a)用氮气清洗原子层沉积设备的管路;
(2a)将TiO2或钛酸盐晶须分散于无水乙醇中,得到悬浮液,然后将悬浮液通过旋涂法分散于硅片上,再将此硅片转移至原子层沉积设备,所述的钛酸盐为K2Ti2O5、K2Ti4O9、K2Ti6O13中的一种或几种;
(3a)设置原子沉积的参数如下:沉积温度为280℃,前驱体的停留、暴露、清洗时间分别为1s、2s和2s,所述的前驱体为双(环戊二烯)镍(Ⅱ);对应的O3的停留、暴露、清洗时间分别为1s、10s和5s;沉积循环数200,沉积厚度约4~6nm,反应得到的催化剂A;
(4a)将3a获得的催化剂A取出,研磨,再置于管式炉中,在氢气流速为20ml/min条件下,以7℃/min升至450℃,在450℃温度下保温2h,自然冷却,得到以TiO2或钛酸盐晶须为载体、Ni为金属活性组分的催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的催化木质素解聚为芳香烃类化合物的方法,其特征在于,所述的K2Ti2O5晶须通过如下方法制备得到:将NaCl和KCl按照摩尔比为1:1混合,将混合物按0.1g/ml溶于水中,得到盐溶液A,将非晶态的偏钛酸与K2CO3按照摩尔比为5:1混合,再将其按0.50g/ml溶解于盐溶液A中,并混...
【专利技术属性】
技术研发人员:应汉杰,朱晨杰,胡甜,庄伟,陈勇,吴菁岚,陈小春,
申请(专利权)人:南京工业大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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