一种木质素热解制备单酚的方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素热解制备单酚的方法。本发明专利技术的木质素热解制备单酚的方法包括以下步骤：1)将木质素和氧化石墨烯分散在碱性溶液中，再调节pH进行酸析，析出的固体即为氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种木质素热解制备单酚的方法


[0001]本专利技术涉及生物质降解
，具体涉及一种木质素热解制备单酚的方法。

技术介绍

[0002]随着全球人口的增长，人们对燃料和化学品的需求量持续增加，能源安全和环境问题日益严峻。生物质是唯一能直接转化为燃料的可再生能源，其开发利用能够在一定程度上弥补能源的短缺问题，具有十分重要的意义。生物质资源转化为能源化学品的关键在于生物质大分子的解聚，而热裂解技术具有常压操作、工艺简单等优点，是目前最具工业化应用前景的解聚方法之一。木质素是生物质的三大主要成分之一，是世界上唯一能够大量再生的芳香族原料。然而，由于木质素具有复杂的三维树枝状结构，且其在解聚过程中产生的中间体具有高反应活性，这两方面共同作用导致木质素在热解过程中会不可避免地发生二次缩合，最终导致解聚的效率低、效果差，难以真正实现规模化应用。热解过程通常会产生气、液、固三相产物，传统的木质素热解研究以“产物轻质化”为整体目标，即在宏观层面力求气相产物和液相产物的得率最大化，而反应的定向性差一直是亟待解决的关键瓶颈问题。
[0003]因此，开发一种操作简单、单酚得率高、经济高效的木质素热解制备单酚的方法具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种木质素热解制备单酚的方法。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种木质素热解制备单酚的方法包括以下步骤：
[0007]1)将木质素和氧化石墨烯分散在碱性溶液中，再调节pH进行酸析，析出的固体即为氧化石墨烯
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木质素复合物；
[0008]2)将氧化石墨烯
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木质素复合物置于保护气氛中进行热解，分别得到气相产物、含单酚的液相产物和固相产物焦炭。
[0009]优选的，一种木质素热解制备单酚的方法包括以下步骤：
[0010]1)将木质素和氧化石墨烯分散在碱性溶液中，再调节pH至1.5～3.0进行酸析，再将析出的固体分离出来并进行酸洗，即得氧化石墨烯
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木质素复合物；
[0011]2)将氧化石墨烯
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木质素复合物置于保护气氛中进行热解，分别得到气相产物、含单酚的液相产物和固相产物焦炭。
[0012]优选的，步骤1)所述木质素、氧化石墨烯的质量比为50:1～200:1。
[0013]进一步优选的，步骤1)所述木质素、氧化石墨烯的质量比为50:1。
[0014]优选的，步骤1)所述木质素为酶解木质素、有机溶剂木质素、盐酸水解木质素、碱木质素中的至少一种。
[0015]进一步优选的，步骤1)所述木质素为碱木质素。
[0016]优选的，步骤1)所述氧化石墨烯呈片状，片径为0.5μm～5μm。
[0017]优选的，步骤1)所述氧化石墨烯以水分散液的形式添加。
[0018]优选的，步骤1)所述木质素、碱性溶液的添加量比为1g:5mL～1g:20mL。
[0019]优选的，步骤1)所述碱性溶液的浓度为0.25mol/L～1.00mol/L。
[0020]优选的，步骤1)所述碱性溶液中的溶质为LiOH、NaOH、KOH中的至少一种。
[0021]进一步优选的，步骤1)所述碱性溶液中的溶质为NaOH。
[0022]优选的，步骤2)所述保护气氛为氩气气氛。
[0023]优选的，步骤2)所述热解在400℃～700℃下进行。
[0024]优选的，步骤2)所述热解的时间为60s～120s。
[0025]本专利技术的原理：木质素具有三维树枝状的大分子结构，其在碱性溶液中能够为氧化石墨烯片层提供足够的空间位阻，实现氧化石墨烯在碱性溶液中的均匀分散，得到均匀的氧化石墨烯
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木质素复合物，再对氧化石墨烯
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木质素复合物进行热解，相较于直接对木质素原料进行热解，液相酚类单体的得率显著提高(利用热解气组分给小分子热解油提供氢源，切断了小分子单体酚类自由基的进一步聚合路径，使二次聚合反应无法进行，进而提高了单酚的得率)，热解气中的甲烷的得率下降。
[0026]本专利技术的有益效果是：本专利技术的木质素热解制备单酚的方法具有操作简单、单酚得率高、经济高效等优点，适合大规模推广应用。
附图说明
[0027]图1为木质素、氧化石墨烯、氧化石墨烯
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木质素在NaOH溶液中的分散情况测试结果图。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0029]实施例1：
[0030]一种木质素热解制备单酚的方法，包括以下步骤：
[0031]1)将2.0g绝干的碱木质素加入20mL浓度0.50mol/L的NaOH溶液中，搅拌30min，再加入0.01g(折合计算出的绝干质量)的氧化石墨烯(氧化石墨烯以水分散液的形式添加，水分散液的质量分数为0.5％，氧化石墨烯呈片状，片径为0.5μm～5μm)，室温下超声30min，再加入浓度2mol/L的盐酸溶液调节反应液的pH至2，离心，用pH＝2的盐酸溶液洗涤离心得到的固体3次，冷冻干燥48h，得到氧化石墨烯
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木质素复合物；
[0032]2)将100mg的氧化石墨烯
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木质素复合物加入U型石英管中，通入高纯氩气(纯度99.99％)置换出管路中的空气后关闭U型管阀门使其密封，再将U型管放入热解炉中，700℃反应90s，迅速取出U型管并将其放入冰水中降温以终止反应，分别得到气相产物(占比为20.55％)、液相产物(占比为28.07％)和固相产物(占比为51.38％)。
[0033]注：
[0034]气相产物(CH4、CO、CO2等)得率通过差减法计算反应前后的U型管质量获得，液相产物(单酚、寡聚物等)通过用四氢呋喃洗出U型管内热解油并收集待测，固相产物(焦炭)得率通过称量烘干后的U型管内残渣获得。
[0035]液相产物的组分分析经过GC
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FID/MS检测分析获得，采用NIST质谱库对产物进行定性后，选取热解油中相对含量较高的6种酚类特征化合物：愈创木酚、4
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甲基愈创木酚、4
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乙基愈创木酚、苯酚、邻甲酚和对甲酚，利用外标法对其定量，具体用四氢呋喃将以上6种试剂配比成不同浓度下的标样并测试，由峰面积换算得到本实施的液相产物中这6种单酚的总得率为27.50mg/g。单酚的总得率(mg/g)＝6种单酚的总质量(mg)/绝干的碱木质素的质量(g)。
[0036]气相产物CH4的产出量通过程序升温小型热解炉和傅里叶红外光谱仪联用的热解原位红外系统获得，密封热解炉两端为ZnSe制透明窗片，炉外围配备有冷凝水循环系统，称取5mg样品(本实施例的氧化石墨烯
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木质素复合物)放入热解炉中，通入高纯氩气置换出炉中的空气后关闭炉阀门使其密封，热解炉升温至630℃，通过红外光谱仪对炉内C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素热解制备单酚的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将木质素和氧化石墨烯分散在碱性溶液中，再调节pH进行酸析，析出的固体即为氧化石墨烯
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木质素复合物；2)将氧化石墨烯
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木质素复合物置于保护气氛中进行热解，分别得到气相产物、含单酚的液相产物和固相产物焦炭。2.根据权利要求1所述的木质素热解制备单酚的方法，其特征在于：步骤1)所述木质素、氧化石墨烯的质量比为50:1～200:1。3.根据权利要求1或2所述的木质素热解制备单酚的方法，其特征在于：步骤1)所述木质素为酶解木质素、有机溶剂木质素、盐酸水解木质素、碱木质素中的至少一种。4.根据权利要求3所述的木质素热解制备单酚的方法，其特征在于：步骤1)所述木质素为碱木质素。5.根据权利要求1或2所述的木质素热解制备单酚的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：武书彬，尹乙惠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：