[發(fā)明專(zhuān)利]利用生物質(zhì)水解液化殘?jiān)苽浯判约{米固體酸催化劑的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410222259.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103977820A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李翔宇;李學(xué)琴;時(shí)君友;龐久寅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/02
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/02
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專(zhuān)利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑制備方法，是一種利用生物質(zhì)水解液化殘?jiān)苽浯判约{米固體酸催化劑的方法。

背景技術(shù)

由于石化資源的日益短缺且不可再生以及所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，可再生性生物質(zhì)資源的利用越來(lái)越受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。近年來(lái)，生物質(zhì)能源由于其資源巨大，可再生性等特點(diǎn)，對(duì)于解決人類(lèi)面臨的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力、建立可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、廢棄資源回收、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善等均具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義，因而越來(lái)越受到重視。

????生物質(zhì)通常是指以木質(zhì)素、纖維素、半纖維素以及其他有機(jī)質(zhì)為主的陸生植物和水生植物等，是一種穩(wěn)定的可再生能源資源。其與煤炭和石油等礦物能源相比，不僅硫、氮含量低、灰分低，而且來(lái)源豐富，僅我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量每年約為7億噸，可作為能源資源量的三億噸左右；薪材的年合理開(kāi)采量約為1.58億噸，另外還有大量的水生植物。因此生物質(zhì)被比喻為即時(shí)利用的綠色能源，目前約占世界能源消費(fèi)的14%。

????一般而言,采用物理方法、熱化學(xué)方法和生物轉(zhuǎn)化方法等可以使生物質(zhì)中的主要化學(xué)成分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等轉(zhuǎn)化成具有化學(xué)反應(yīng)活性的低分子或高分子液體物質(zhì),可用于制備生物燃料、生物膠黏劑、模壓材料、發(fā)泡材料、碳素纖維以及飼料和有機(jī)肥料等。不僅有利于解決我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中農(nóng)村能源的不合理利用與環(huán)境污染問(wèn)題，提高農(nóng)村生物質(zhì)能源的利用效率，而且有利于改善我國(guó)因大量進(jìn)口石油而帶來(lái)的能源與經(jīng)濟(jì)的不穩(wěn)定狀況。

碳基固體酸催化劑是一種新型的催化劑，最早由日本學(xué)者（Nature,Vol.438,10?Nov.,2005）提出。他們以糖、淀粉或纖維素為原料，采用先炭化后磺化的方法制備了炭基固體酸催化劑。用于制備生物柴油，碳基固體酸催化劑的催化活性明顯高于其他固體酸催化劑，并且價(jià)格低廉，重復(fù)利用活性穩(wěn)定性好。在國(guó)內(nèi)，宗敏華教授曾經(jīng)以糖類(lèi)化合物為原料，采用相同的技術(shù)路線，也制備出了催化性能較高的炭基固體酸催化劑（公開(kāi)號(hào):1899691A）。接著王同華、烏日娜等采用先低溫炭化、后氧化、再磺化的技術(shù)路線和方法制備出了生物質(zhì)基固體酸催化劑（申請(qǐng)?zhí)?200810012062.9）。隨著磁性Fe₃O₄材料研究的不斷深入，磁性固體酸催化劑受到了研究者的關(guān)注。含有磁性Fe₃O₄的固體酸催化劑具有磁性，在外加磁場(chǎng)的作用下可以實(shí)現(xiàn)與體系中其它物質(zhì)的高效分離，解決了固體酸催化劑回收利用的問(wèn)題。目前磁性Fe₃O₄材料的制備技術(shù)已相對(duì)成熟，在此基礎(chǔ)上采用溶膠-凝膠、浸漬、嫁接等方法可制備出磁性固體酸催化劑。CN10154343786A提供了一種磁性固體酸催化劑的制備方法，其目的是使用磁性穩(wěn)定床反應(yīng)器解決細(xì)顆粒催化劑的難題。CN1453067A提供了一種磁性超強(qiáng)酸催化劑制備方法，其目的是為了解決細(xì)顆粒催化劑回收和分離難的問(wèn)題，該催化劑具有粒徑小、粒徑分布均勻、磁性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，磁性固體酸催化劑大多是采用共沉淀法將固體酸性物質(zhì)直接包覆于磁性內(nèi)核而獲得的，而磁性內(nèi)核容易受到外部環(huán)境的影響轉(zhuǎn)化為無(wú)磁性的物質(zhì)。因此，研究和開(kāi)發(fā)廉價(jià)的新型生物質(zhì)基磁性固體酸催化劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種以生物質(zhì)水解液化殘?jiān)鼮樵现苽渖镔|(zhì)基磁性納米固體酸催化劑的方法，以提高生物質(zhì)水解液化殘?jiān)奶幚砗突厥绽茫康氖墙鉀Q現(xiàn)在存在的能源浪費(fèi)和短缺的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種利用生物質(zhì)水解液化殘?jiān)苽浯判约{米固體酸催化劑的方法，其特征是：包括以下步驟：

1）碳基原料的制備

將生物質(zhì)液化殘?jiān)?，4-二氧六環(huán)以質(zhì)量體積比4：10溶解并充分?jǐn)嚢瑁笥蒙靶韭┒愤^(guò)濾，得到濾液和殘?jiān)羧堅(jiān)?0～110℃的溫度下烘干作為碳基原料備用；

?2）磁性納米碳基前驅(qū)體的制備

在步驟1）制備的生物質(zhì)液化殘?jiān)屑尤攵燃淄槿芤海镔|(zhì)液化殘?jiān)c二氯甲烷溶液的質(zhì)量體積比為1：2～5，攪拌使其充分溶解后獲得溶解液，將溶解液加入到超順磁性的磁性納米Fe₃O₄中，溶解液與Fe₃O₄的體積比為1：10,以300～700r/min的速率攪拌均勻，在??80～125℃的溫度下干燥后獲得磁性納米碳基前驅(qū)體；

?3）磁性納米碳基前驅(qū)體的氧化