光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法技术

光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法，涉及芳香化合物。在可见光的条件下进行光催化反应，将木质素及其衍生芳醚转化成芳香化合物。将硫化物半导体催化剂加入到原料为木质素或其衍生芳醚的溶液中，在除去体系中的氧气后，开启光源进行光催化反应，即得到产物芳香化合物。在可见光下实现木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物。本方法使用可见光进行光催化反应，具有绿色环保、反应条件温和等特点。工艺过程简单，不需要使用牺牲剂，反应在惰性气氛下进行，催化剂活性高、稳定性高，产物芳香化合物不易被过度氧化、选择性高，原料价格低廉以及环境友好等优点。

Process for preparing aromatic compounds by photocatalytic conversion of lignin and derived aromatic ether

The invention relates to a method for preparing aromatic compounds by photocatalytic conversion of lignin and a derived aromatic ether, relating to aromatic compounds. Under visible light conditions, lignin and its derived aromatic ethers were converted into aromatic compounds by photocatalytic reaction. A sulfide semiconductor catalyst is added to a solution of lignin or a derived aromatic ether, and after removing oxygen in the system, a light source is opened to undergo a photocatalytic reaction to obtain a product aromatic compound. Synthesis of aromatic compounds from lignin and its derived aromatic ethers under visible light. This method uses visible light for photocatalytic reaction. It has the characteristics of green environment and mild reaction condition. The process is simple, does not require the use of sacrificial agent, the reaction in an inert atmosphere, high catalytic activity, high stability, the product is not easy to be excessive oxidation of aromatic compounds, high selectivity, low price of raw material and environment friendly etc..

【技术实现步骤摘要】
光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法
本专利技术涉及芳香化合物，尤其是涉及光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法。
技术介绍
生物质在地球上储量丰富，发展转化生物质制备高值化学品的方法对建立可持续发展的社会具有重要意义。木质素是生物质的重要组成部分，是自然界中最主要的芳香型化合物来源，可应用于生产高附加值芳香类化学品。例如，在适当条件下，木质素经解聚后，可以得到香草醛、香草乙酮、异丁香酚、高香草酸等产物。木质素结构复杂，解聚较为困难，其缺乏有效转化利用途径，全世界每年产生1.5～1.8亿吨工业木质素中只有不到2％被利用。因此开发木质素的高效转化利用途径十分必要。光催化法可以直接利用自然光，反应条件温和。有少数使用光催化反应降解木质素生成少量芳香单体产物的报道。MohamedKsibi等报道，利用纳米二氧化钛在紫外光下降解纸浆黑液中提取的木质素，从降解产物中检测得到香草醛、香草酸等，但芳香产物的收率低，产物只用GC-MS做定性分析(JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry2003,154,211-218)。目前多数研究都集中在紫外光有氧的条件下进行，光催化剂在光照条件下生成高活性的氧物种，从而降解木质素，但难以使产物停留在芳香化合物，易过度氧化。虽然已有文献报道在Pd/ZnIn2S4和TiO2两种光催化剂的共同催化下，通过紫外光和可见光切换的方式，可以实现木质素衍生芳醚的断键，但无法实现真实木质素的转化(ACSCatalysis2016,6,7716-7721)。且该研究仍然必须使用紫外光以及牺牲剂，且在有氧条件下催化剂易发生光腐蚀。而在可见光下，利用多相光催化剂实现木质素及其衍生芳醚高选择性转化制备芳香化合物的研究未见报导。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有绿色环保，反应条件温和，产物选择性高等特点的光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法。本专利技术采用硫化物半导体催化剂在可见光的条件下进行光催化反应，将木质素及其衍生芳醚转化成芳香化合物。所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的路线如下：所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法的具体步骤如下：将硫化物半导体催化剂加入到原料为木质素或其衍生芳醚的溶液中，在除去体系中的氧气后，开启光源进行光催化反应，即得到产物芳香化合物。所述硫化物半导体催化剂可采用一元金属硫化物或二元金属硫化物，所述一元金属硫化物可选自CdS、CuS、Cu2S、SnS、In2S3、Bi2S3、Ce2S3、Gd2S3、NiS、MoS2、FeS等中的至少一种，所述二元金属硫化物可选自ZnxCdyS、CuxInyS等中的至少一种，其中0<x<1，0<y<1；所述光催化反应可在可见光的条件下进行。所述木质素来自生物质提取的有机可溶木质素、碱土木质素或造纸的黑液；所述木质素的衍生芳醚可选自二苯醚、苄基苯基醚、苯基苯乙醚类化合物等中的至少一种。所述原料为木质素时，所述产物芳香化合物主要为单环芳香化合物，同时含有部分两个苯环的二聚体和三个苯环的三聚体；所述原料为木质素衍生芳醚时，所述产物芳香化合物为单环芳香化合物。所述硫化物半导体催化剂与原料的质量比可为0.002～2，所述光催化反应的时间可为1～200h。所述光催化反应可在紫外光的条件下进行。所述光源可采用太阳光或模拟太阳光，所述模拟太阳光可采用氙灯、汞灯、LED灯、卤钨灯等中的一种，所述光源的功率可为10～1500W。所述除去体系中的氧气可采用在搅拌下抽真空或通入惰性气体的方法除去体系中的氧气。所述硫化物半导体催化剂的形貌可为纳米颗粒、纳米球、纳米棒、纳米花、纳米板、纳米片、量子点等中的一种。所述硫化物半导体催化剂可负载金属、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属碳化物等中的至少一种，所述负载按质量百分比可为硫化物半导体催化剂的0.1％～10％；所述金属可选自Pt、Pd、Au、Ag、Cu、Rh、Ru、Ir、Ni等中的至少一种；所述金属氧化物可选自FeOx、CoOx、NiOx、CuOx、ZnOx、CrOx、MoOx、WOx、VOx、MnOx、RuOx等中的至少一种，其中0<x≤3；所述金属硫化物可选自NiSy、CoSy、FeSy、MoSy、WSy、CuSy、PdSy等中的至少一种，其中0<y≤3；所述金属碳化物可选自CoC、FeC、WC、MoC等中的至少一种；所述金属氮化物可选自C3N4、Ta3N5、TaON、Ti3N4、GaN等中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：1)本专利技术采用所述硫化物半导体催化剂在可见光下实现木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物。本方法使用可见光进行光催化反应，具有绿色环保、反应条件温和等特点。2)太阳光中紫外光只占约4％，而可见光占约50％，因此，本专利技术中所述硫化物半导体催化剂在可见光下实现木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物可以显著提高催化剂对太阳光的利用率，具有很好的发展前景。3)本专利技术与现有合成工艺相比具有工艺过程简单，不需要使用牺牲剂，反应在惰性气氛下进行，催化剂活性高、稳定性高，产物芳香化合物不易被过度氧化、选择性高，原料价格低廉以及环境友好等优点。4)本专利技术具有原料适用性广的特点，原料价廉易得，原料可以是生物质提取的有机可溶木质素、碱土木质素或造纸的黑液等，也可以是木质素的衍生芳醚，其包括二苯醚、苄基苯基醚或苯基苯乙醚类化合物。5)本专利技术所述光催化反应为多相催化反应，催化剂可再次回收利用，此外，反应条件温和，产生的废物少，节能环保。附图说明图1为本专利技术实施例1中CdS纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱图；图2为本专利技术实施例1中2-苯氧基-1-苯乙醇的反应产物的高效液相色谱图；图3为本专利技术实施例10中有机可溶木质素转化产物的气-质联用色谱图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术将硫化物半导体催化剂加入到原料为木质素或其衍生芳醚溶液中，在除去体系中的氧气后，开启光源进行光催化反应，即得到产物芳香化合物；所述硫化物半导体催化剂为一元金属硫化物或二元金属硫化物，所述一元金属硫化物选自CdS、CuS、Cu2S、SnS、In2S3、Bi2S3、Ce2S3、Gd2S3、NiS、MoS2和FeS中的一种或两种以上，所述二元金属硫化物选自ZnxCdyS和CuxInyS中的一种或两种以上，其中0<x<1，0<y<1；所述光催化反应是在可见光的条件下进行的；其中：所述木质素来自生物质提取的有机可溶木质素、碱土木质素或造纸的黑液；所述木质素的衍生芳醚选自二苯醚、苄基苯基醚、苯基苯乙醚类化合物中的一种或两种以上；所述原料为木质素时，所述产物芳香化合物主要为单环芳香化合物，同时含有部分两个苯环的二聚体和三个苯环的三聚体；所述原料为木质素衍生芳醚时，所述产物芳香化合物为单环芳香化合物；所述硫化物半导体催化剂与木质素或其衍生芳醚的质量比为0.002～2；所述光催化反应的时间为1～200h；所述光催化反应也本文档来自技高网...

【技术保护点】
光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的路线，其特征在于所述路线如下：

【技术特征摘要】
1.光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的路线，其特征在于所述路线如下：2.光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法，其特征在于其具体步骤如下：将硫化物半导体催化剂加入到原料为木质素或其衍生芳醚的溶液中，在除去体系中的氧气后，开启光源进行光催化反应，即得到产物芳香化合物。3.如权利要求2所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法，其特征在于所述硫化物半导体催化剂采用一元金属硫化物或二元金属硫化物。4.如权利要求3所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法，其特征在于所述一元金属硫化物选自CdS、CuS、Cu2S、SnS、In2S3、Bi2S3、Ce2S3、Gd2S3、NiS、MoS2、FeS中的至少一种；所述二元金属硫化物选自ZnxCdyS、CuxInyS中的至少一种，其中0<x<1，0<y<1；所述光催化反应可在可见光的条件下进行。5.如权利要求2所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法，其特征在于所述木质素来自生物质提取的有机可溶木质素、碱土木质素或造纸的黑液；所述木质素的衍生芳醚选自二苯醚、苄基苯基醚、苯基苯乙醚类化合物中的至少一种。6.如权利要求2所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的方法，其特征在于所述硫化物半导体催化剂与原料的质量比为0.002～2，所述光催化反应的时间可为1～200h。7.如权利要求2所述光催化转化木质素及其衍生芳醚制备芳香化合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王野，谢顺吉，吴雪娇，林锦池，张庆红，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35