[發明專利]一種光催化裂解木質素的方法

有效

• 申請號: 201710083280.0
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN108456133B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 王峰;羅能超;王敏;侯婷婷;遲日涵;李宏基;劉慧芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07C39/04
• 分類號: C07C39/04;C07C37/54;C07C39/07;C07C41/26;C07C43/23;C07G1/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種光催化裂解木質素模型化合物和原生木質素的方法。該方法采用β‐O‐4型木質素模型化合物以及二氧六環可溶楊木木質素為原料，在半導體光催化劑ZnIn₂S₄作用下，在藍光LED或者太陽光下直接實現上述原料的裂解來得到酚類化合物。該方法中反應后催化劑與反應體系易分離且通過簡單的空氣下光照可以多次循環使用，從木質素模型化合物可以得到較高的苯酚衍生物收率，二氧六環可溶楊木木質素可以得到4‐羥基‐苯乙酮衍生物。

技術領域

本發明涉及到一種光催化裂解β‐O‐4型木質素模型化合物以及二氧六環可溶楊木木質素的方法，具體涉及到光催化無氧脫氫，光催化C―O鍵斷裂和光催化二氧六環可溶楊木木質素的降解。

背景技術

木質素是第二大可再生生物質資源，僅次于纖維素，約占所有生物質的25wt％。木質素是造紙工業的廢棄物。造紙工業的廢棄木質素很少一部分可以被用于其它方面，大部分都沒有利用而且污染環境。世界上每年都會生產大量的紙漿，隨之而產生了大量的廢棄木質素，因此木質素的升值或利用是非常重要的科學和工業問題。木質素是生物大分子，可以看做是甲氧基取代的苯環被一些連接結構連接起來。在這些連接結構中，β‐O‐4連接占比約43～62％，是最多的連接結構。斷裂β‐O‐4連接是裂解木質素的關鍵。通過還原斷裂β‐O‐4連接的C―O鍵，可以獲得酚類化合物。酚類化合物在醫藥、化工、燃料等方面有重要的用途，還可以用作合成樹脂，合成塑料的單體等，也是重要的醫藥中間體和二氧六環合成中間體。從木質素中獲取酚類化合物是非常環保可再生的方式。

木質素及其模型化合物的裂解已有報道。CN102939322A公布了一種利用NaOH，KOH等強堿將木質素解聚；該方法需要在強堿的熔點以上的溫度進行。CN105669337A采用氧摻雜的MoS₂，在160～260℃，1～5MPa氫氣壓力下實現木質素及其模型化合物的裂解。CN104152171A通過加氫脫氧的方法裂解木質素，Ni或者貴金屬為加氫活性組分，含水鈮酸為脫氧組分；在反應溫度180～260℃，氫氣壓力1～3MPa條件下實現了木質素的裂解。CN101680167利用多金屬氧酸鹽在液體介質中，通過轉氫實現木質素的裂解，主要得到苯的衍生物。CN106117000A利用過渡金屬負載的活性炭或SiC在高溫(450～500℃)下利用丙醇或丁醇的氫將木質素裂解為苯的衍生物。

目前木質素裂解的方法均需要加壓氫氣或者醇類等供氫源，而且操作溫度高，容易使產生的木質素單體發生再聚。過量使用氫氣一方面會導致產物附加值降低，且使成本增加。因此開發一種更加可循環發展，高效低溫的方法是非常有潛在價值的。

發明內容

本發明的意義在于使用清潔的太陽能或光能，緩解目前高溫裂解β‐O‐4型木質素模型化合物導致的再聚問題。其次，該過程不需要額外的氫源，是一種極大程度上利用可再生資源和能源的方法。

本發明涉及木質素及其模型化合物的裂解方法如下。將木質素、ZnIn₂S₄基光催化劑以及乙腈溶劑混合后，放入石英玻璃反應管中惰性氣體保護，攪拌，光照無需加熱，反應時間長于3小時，反應產物為酚類衍生物。