一种木质素的解聚方法技术

本发明专利技术提供了一种木质素解聚的方法，包括：在非贵金属基分子筛的催化作用下，将木质素在溶剂中进行解聚；所述非贵金属基分子筛为非贵金属以嵌入形式负载在分子筛上。本发明专利技术提供的利用非贵金属基分子筛解聚木质素的方法简单，比表面积大，解聚率高，特别是石油醚萃取的小分子化合物收率高，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 depolymerization of lignin

The invention provides a method for depolymerization of lignin, which includes: depolymerization of lignin in solvent under the catalysis of non noble metal molecular sieve; the non noble metal molecular sieve is non noble metal, and is loaded on molecular sieve in the form of embedding. The present invention provides a simple method for depolymerization lignin by using non noble metal molecular sieve, and has high specific surface area and high depolymerization rate. Especially, the yield of small molecular compounds extracted by petroleum ether 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】
一种木质素的解聚方法
本专利技术涉及生物质转化
，尤其涉及一种木质素的解聚方法。
技术介绍
随着化石能源不断枯竭和环境污染等问题的日益严重，生物质作为一种可再生能源备受关注。木质素作为生物质的重要组成，是植物界中第二丰富的天然高分子。木质素中高苯环的潜在结构能量密度高，为其转化为碳氢化合物提供了可用的前提。木质素是一类以丙基苯酚为单元，由C-C和C-O键连接而成的三维结构的高分子，它也是自然界中唯一能提供可再生芳基化合物的非石油资源。每年制浆造纸工业的蒸煮废液中提取出的工业木质素近5000万吨，但只有2％被利用作为低热值燃料使用，大部分作为废物排放，不仅浪费资源而且污染环境。随着资源危机和人类环保意识日益增强，木质素成本低廉和来源丰富的优点越来越受到重视。因此，从资源利用和环境保护方面考虑，必须重视木质素的研究与利用。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。现阶段解聚木质素的主要手段有物理降解、微生物降解、催化裂化、催化水解及金属促进的还原和氧化等技术；此外，还有光催化解聚、电化学解聚、酶催化解聚等。相比于金属促进的氧化还原等技术，光催化、电化学和酶催化解聚在温和条件下进行，节约能耗的同时提高了操作安全性。但是，光催化剂较低的光利用效率和稳定性，木质素在电解液中的低溶解性，以及酶的可控性和活性低等限制了这些方法的发展。总之，现有技术转化木质素的水平仍然很低，最关键的问题源于木质素高分子结构的复杂性和坚固性。因此，开发一种新方法能高效利用木质素转化为液体燃料成为挑战。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，催化剂金属析出等。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。针对上述问题，本申请提供了一种木质素解聚的方法，以提高小分子解聚产物的收率。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种木质素的解聚方法，本申请提供的解聚方法解聚率高，尤其石油醚萃取的小分子化合物收率较高。有鉴于此，本申请提供了一种木质素的解聚方法，包括：在非贵金属基分子筛的催化作用下，将木质素在溶剂中进行解聚；所述非贵金属基分子筛包括分子筛和以嵌入形式负载在分子筛上的非贵金属。优选的，所述非贵金属为铜、钴、锌、铁和镍中的一种或多种；所述分子筛为beta分子筛、ZSM分子筛和Y分子筛中的一种或多种；所述非贵金属与所述分子筛的比例为(0.1～1)mmol：1g。优选的，所述溶剂为提供氢源的有机溶剂与二氧六环的混合溶剂。优选的，所述溶剂为甲醇与二氧六环，所述二氧六环和甲醇的体积比为(1～15)：1。优选的，所述木质素与所述非贵金属基分子筛的质量比为(1～20)：1，所述解聚温度为100～320℃，所述解聚压力为1～5MPa，所述解聚时间为0.5～24h。优选的，所述解聚在高压反应釜中进行，在所述高压反应釜中充入氢气，所述充入氢气的压力为2～4MPa。优选的，所述非贵金属基分子筛的制备方法为：将分子筛进行脱铝，将脱铝后的分子筛和金属前驱体盐混合，煅烧后得到非贵金属基分子筛。优选的，所述脱铝的温度为50～120℃，所述脱铝的时间为1～24h。优选的，所述煅烧的升温速率为1～10℃/min，温度为200～900℃，时间为1～10h。优选的，所述非贵金属基分子筛的制备方法为：将分子筛在非贵金属盐的水溶液中浸渍、干燥和煅烧。本申请提供了一种木质素的解聚方法，其包括：在非贵金属基分子筛的催化作用下，将木质素在溶剂中进行解聚；所述非贵金属基分子筛包括分子筛和以嵌入形式负载在分子筛上的非贵金属。本申请采用特定的非贵金属基分子筛催化剂解聚木质素，该非贵金属基分子筛比表面积大，解聚率高，尤其是石油醚萃取的小分子化合物的收率较高。进一步的，本申请的解聚产物和催化剂的分离简单，环境友好。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。针对现有技术中木质素解聚率低的问题，本专利技术实施例公开了一种木质素的解聚方法，该方法可实现木质素的高解聚率，尤其石油醚萃取的小分子化合物的收率较高。具体的，所述木质素的解聚方法包括：在非贵金属基分子筛的催化作用下，将木质素在溶剂中进行解聚；所述非贵金属基分子筛包括分子筛和以嵌入形式负载在分子筛上的非贵金属。本申请提供的木质素的解聚方法以非贵金属基分子筛作为催化剂解聚木质素，该解聚方法简单且解聚率高。具体的，所述木质素为本领域技术人员熟知的，其在木本植物中占25％，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；主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。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。在本申请中，所述非贵金属基分子筛作为解聚木质素的催化剂，其是非贵金属以嵌入形式负载在分子筛上。具体的，所述非贵金属为在本申请的具体实施例中选自钴、铜、锌、铁和镍中的一种或多种，在某些具体实施例中，所述非贵金属选自钴和锌中的一种或多种。本申请对非贵金属的来源没有特别的限制，本领域技术人员熟知的即可。所述分子筛作为非贵金属的载体，其选自beta分子筛、ZSM分子筛和Y分子筛中的一种或多种。本专利技术对于所述beta分子筛不进行限定，本领域技术人员熟知的beta分子筛即可，优选可以为Hbeta(nSi/nAl＝25)；本专利技术对于所述ZSM分子筛不进行限定，本领域技术人员熟知的ZSM分子筛即可，优选可以为HZSM-5(nSi/nAl＝27)；本专利技术对于所述的Y分子筛不进行限定，本领域技术人员熟知的Y分子筛即可，优选可以为HY(nSi/nAl＝25)。在本专利技术中，所述非贵金属基分子筛的制备方法具体为：将分子筛进行脱铝，将脱铝后的分子筛和金属前驱体盐混合，煅烧后得到非贵金属基分子筛。在上述分子筛制备过程中，所述脱铝即为分子筛的预处理，具体是将分子筛在浓硝酸中进行，所述浓硝酸的浓度为11～13mol/L，在某些实施例中，所述浓硝酸的浓度为12～13mol/L，在某些实施例中，所述浓硝酸的浓度为13mol/L。所述脱铝的温度为50～120℃，在某些实施例中，所述脱铝的温度为90～110℃，更具体的，所述脱铝的温度为100℃；所述脱铝的时间为1～24h，在某些实施例中，所述脱铝的时间为18～22h，更具体的，所述脱铝的时间为20h。本申请将脱铝后的分子筛进行烘干，得到脱铝分子筛；具体的，采用将经过浓硝酸处理的分子筛采用蒸馏水洗涤至中性，洗涤后干燥，得到脱铝分子筛。所述干燥的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素的解聚方法，包括：在非贵金属基分子筛的催化作用下，将木质素在溶剂中进行解聚；所述非贵金属基分子筛包括分子筛和以嵌入形式负载在分子筛上的非贵金属。

【技术特征摘要】
1.一种木质素的解聚方法，包括：在非贵金属基分子筛的催化作用下，将木质素在溶剂中进行解聚；所述非贵金属基分子筛包括分子筛和以嵌入形式负载在分子筛上的非贵金属。2.根据权利要求1所述的解聚方法，其特征在于，所述非贵金属为铜、钴、锌、铁和镍中的一种或多种；所述分子筛为beta分子筛、ZSM分子筛和Y分子筛中的一种或多种；所述非贵金属与所述分子筛的比例为(0.1～1)mmol：1g。3.根据权利要求1所述的解聚方法，其特征在于，所述溶剂为提供氢源的有机溶剂与二氧六环的混合溶剂。4.根据权利要求3所述的解聚方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇与二氧六环，所述二氧六环和甲醇的体积比为(1～15)：1。5.根据权利要求1所述的解聚方法，其特征在于，所述木质素与所述非贵金属基分子筛的质量比为(1～20)：1，所述解聚温度为100～320℃，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文志，窦晓萌，鲁怡娟，祝超锋，马隆龙，张琦，
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