一种催化解聚木质素的方法技术

本发明专利技术提供了一种催化解聚木质素的方法，包括：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；所述酸碱复配催化剂为负载碱金属和碱土金属中的一种或几种与过硫酸根的氧化物；所述氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种；所述解聚温度为200～320℃。本发明专利技术采用特定的固体酸催化剂能够高效解聚木质素。本发明专利技术的金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂可以降低催化剂对于反应器的伤害，解聚率高，同时解聚产物中芳香族化合物产率，特别是石油醚萃取的小分子化合物产率高，分离提纯简单。本发明专利技术的解聚产物和催化剂的分离简单，环境友好。

A method of catalyzing depolymerization of lignin

The present invention provides a method, a catalytic depolymerization of lignin including: the catalytic depolymerization of lignin; the catalyst comprises a metal hydrogenation catalyst and alkali compound catalyst; the acid-base complex catalysts oxide supported one or several alkali metal and alkaline earth metal and sulfate in the oxide; silicon oxide, zirconium oxide, titanium oxide, tin oxide and iron oxide in one or several; the depolymerization temperature is 200~320 DEG C. The invention can efficiently depolymerization lignin with a specific solid acid catalyst. The metal hydrogenation catalyst and the acid base complex catalyst of the invention can reduce the damage of the catalyst to the reactor, the high depolymerization rate, and the yield of aromatic compounds in the depolymerization products, especially the small molecular compounds extracted by petroleum ether, and the yield is high, and the separation and purification are simple. The separation product and catalyst of the invention have simple separation and environment friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种催化解聚木质素的方法
本专利技术涉及有机合成
，尤其是涉及一种催化解聚木质素的方法。
技术介绍
生物质是公认的可再生有机碳的最佳来源。近年来，采用生物质生产燃料和精细化学品引起了广泛的关注，以期将来能部分取代日益枯竭的化石资源。基于不与人争粮的原则，木质生物质的转化利用成为生物炼制领域的研究热点。木质生物质的转化利用要求充分利用木质生物质的各种成分。当前，大部分的研究集中在构成木质生物质的三种主要成分(纤维素、半纤维素和木质素)中较容易转化的纤维素和半纤维素上。剩下的木质素则常常以废物的形式排出，在生物炼制工厂里作为燃料提供能量和蒸汽。这不仅仅造成了资源的浪费还在很大程度上污染了环境。这是由于木质素是一种具有复杂的三维无定型结构的天然高分子，对其利用的难度很大。如今，对于木质素的资源化利用主要集中在用作混凝土减水剂、燃料分散剂、农药缓释剂及采油用表面活性剂等领域，并没有让木质素从根本上得到有效利用。因此，如何有效的利用催化剂对木质素进行解聚使其转化成具有高附加值的化学品，引起了许多研究者的关注。由于木质素具有独特的芳香族结构，同时又具有脂肪族结构，所以从木质素制备高附加值的化学品，燃油替代品和平台化合物等方面的研究有了快速的发展，其中从木质素制备芳香族化合物被认为是最具有前景的方向。从木质素原料得到小分子化合物的方法繁多，大体上有催化解聚，热解，酶解三大类。其中化学解聚发展快速，同时也被认为是最具有潜力的解聚方法之一。化学解聚主要分为催化氧化解聚，催化加氢解聚，催化裂解解聚等。现有技术使用均相酸催化解聚木质素已经具有很广泛的应用，但是不可避免的面临着一些问题，例如，后处理复杂，腐蚀反应器，环境污染等。正是由于木质素解聚反应机理复杂，解聚过程中的反应条件严苛，解聚产物选择性差，产物复杂，产物的分离和提纯较为困难，并且解聚效率低。都是当前木质素解聚所面临的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种催化解聚木质素的方法，本专利技术催化解聚木质素的方法解聚效率高，解聚产物分离简单。本专利技术提供了一种催化解聚木质素的方法，包括：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；所述酸碱复配催化剂包括载体氧化物、负载在所述载体氧化物上的过硫酸根以及负载在所述载体氧化物上的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种；所述解聚温度为200～320℃。优选的，所述酸碱复配催化剂由如下方法制备：载体氧化物在金属盐和过硫酸铵的溶液中浸渍、干燥和煅烧得到；所述金属盐为碱金属盐和碱土金属盐中的一种或几种。优选的，所述碱金属盐中的碱金属选自钾、钠和锂中的一种或几种；所述碱土金属盐中的碱土金属选自镁和钙中的一种或几种。优选的，所述浸渍的时间为1～5h；所述干燥的温度为60～80℃；所述干燥的时间为6～24h；所述煅烧的温度为450～650℃；所述煅烧的时间为3～10h。优选的，所述碱金属盐和/或碱土金属盐、过硫酸铵与载体氧化物的质量比为(4～10)：(1～4)：(8～12)。优选的，所述金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂的质量比为(1～15)：(1～15)。优选的，所述金属加氢催化剂的金属为贵金属。优选的，所述木质素和催化剂的质量比为(1～20)：1。优选的，所述催化解聚的溶剂为二氧六环和甲醇的混合溶剂；所述二氧六环和甲醇的体积比为(1～15):1。优选的，所述解聚温度为200～320℃；所述解聚压力为1～5Mpa；所述解聚时间为1～24h。与现有技术相比，本专利技术提供了一种催化解聚木质素的方法，包括：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；所述酸碱复配催化剂包括载体氧化物、负载在所述载体氧化物上的过硫酸根以及负载在所述载体氧化物上的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种；所述解聚温度为200～320℃。本专利技术采用特定的固体酸催化剂能够高效解聚木质素。本专利技术的金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂可以降低催化剂对于反应器的伤害，解聚率高，同时解聚产物中芳香族化合物产率，特别是石油醚萃取的小分子化合物产率高，分离提纯简单。本专利技术的解聚产物和催化剂的分离简单，环境友好。具体实施方式本专利技术提供了一种催化解聚木质素的方法，包括：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；所述酸碱复配催化剂包括载体氧化物、负载在所述载体氧化物上的过硫酸根以及负载在所述载体氧化物上的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种；所述解聚温度为200～320℃。本专利技术提供的催化解聚木质素的方法采用催化剂催化解聚木质素。木质素是自然界中第二丰富的天然高分子，与纤维素，半纤维素一起组成植物的主要结构。木质素是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物。木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。木质素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。在木本植物中，木质素占25％，是世界上第二位最丰富的有机物。木质素的来源有很多，本专利技术对此不进行限定，可以为：造纸木质素、玉米芯水解木质素、从桉树中稀酸水解木质素、从松木中有机溶剂法得到的木质素，从杏壳中有机溶剂法获取木质素。本专利技术采用催化剂催化解聚木质素。所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；本专利技术采用催化剂催化解聚木质素；具体为采用催化剂、在溶剂溶解中，将木质素解聚，得到解聚后的产物。所述溶解优选为超声溶解。本专利技术对于所述超声的具体方式不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。本专利技术对于解聚的具体容器不进行限定，本领域技术人员熟知的即可；所述解聚优选在反应釜进行，更优选为高压反应釜；所述反应釜中优选充入氢气；所述充入氢气优选为4～6Mpa。所述解聚反应优选为搅拌反应，所述反应的速率优选为800～1000rpm。在本专利技术中，所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；其中，所述金属加氢催化剂的金属优选为贵金属；更优选为金、银和铂族金属中的一种或几种。所述铂族金属优选选自钌、铑、钯、锇、铱和铂中的一种或几种。本专利技术对于所述金属加氢催化剂的来源不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。所述金属加氢催化剂优选为碳负载金属催化剂。在本专利技术中，所述酸碱复配催化剂包括载体氧化物、负载在所述载体氧化物上的过硫酸根以及负载在所述载体氧化物上的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种。在本专利技术中，所述酸碱复配催化剂优选由如下方法制备：载体氧化物在金属盐和过硫酸铵的溶液中浸渍、干燥和煅烧得到；所述金属盐为碱金属盐和碱土金属盐中的一种或几种。本专利技术还可以：载体氧化物在金属盐和硫酸的溶液中浸渍、干燥和煅烧得到；所述金属盐为碱金属盐和碱土金属盐中的一种或几种。其中，所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化解聚木质素的方法，其特征在于，包括：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；所述酸碱复配催化剂包括载体氧化物、负载在所述载体氧化物上的过硫酸根以及负载在所述载体氧化物上的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种；所述解聚温度为200～320℃。

【技术特征摘要】
1.一种催化解聚木质素的方法，其特征在于，包括：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂包括金属加氢催化剂和酸碱复配催化剂；所述酸碱复配催化剂包括载体氧化物、负载在所述载体氧化物上的过硫酸根以及负载在所述载体氧化物上的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；所述载体氧化物选自硅的氧化物、锆的氧化物、钛的氧化物、锡的氧化物和铁的氧化物中的一种或几种；所述解聚温度为200～320℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸碱复配催化剂由如下方法制备：载体氧化物在金属盐和过硫酸铵的溶液中浸渍、干燥和煅烧得到；所述金属盐为碱金属盐和碱土金属盐中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐中的碱金属选自钾、钠和锂中的一种或几种；所述碱土金属盐中的碱土金属选自镁和钙中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍的时间为1～5h；所述干燥的温度为60～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文志，王晋东，王辉珍，马巧智，鲁怡娟，李松，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34