[發明專利]一種催化解聚木質素的方法

有效

• 申請號: 201710373585.5
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107417498B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 李文志;王晉東;王輝珍;馬巧智;魯怡娟;李松
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C07C37/54
• 分類號: C07C37/54;C07C39/06;C07C41/00;C07C43/205;C07C43/23;C07C45/42;C07C47/58;C07C49/84;C07C51/00;C07C59/64;B01J27/02;B01J37/02;B01J37/08
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• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種催化解聚木質素的方法，包括：采用催化劑催化解聚木質素；所述催化劑包括金屬加氫催化劑和酸堿復配催化劑；所述酸堿復配催化劑為負載堿金屬和堿土金屬中的一種或幾種與過硫酸根的氧化物；所述氧化物選自硅的氧化物、鋯的氧化物、鈦的氧化物、錫的氧化物和鐵的氧化物中的一種或幾種；所述解聚溫度為200～320℃。本發明采用特定的固體酸催化劑能夠高效解聚木質素。本發明的金屬加氫催化劑和酸堿復配催化劑可以降低催化劑對于反應器的傷害，解聚率高，同時解聚產物中芳香族化合物產率，特別是石油醚萃取的小分子化合物產率高，分離提純簡單。本發明的解聚產物和催化劑的分離簡單，環境友好。

技術領域

本發明涉及有機合成技術領域，尤其是涉及一種催化解聚木質素的方法。

背景技術

生物質是公認的可再生有機碳的最佳來源。近年來，采用生物質生產燃料和精細化學品引起了廣泛的關注，以期將來能部分取代日益枯竭的化石資源。基于不與人爭糧的原則，木質生物質的轉化利用成為生物煉制領域的研究熱點。木質生物質的轉化利用要求充分利用木質生物質的各種成分。當前，大部分的研究集中在構成木質生物質的三種主要成分(纖維素、半纖維素和木質素)中較容易轉化的纖維素和半纖維素上。剩下的木質素則常常以廢物的形式排出，在生物煉制工廠里作為燃料提供能量和蒸汽。這不僅僅造成了資源的浪費還在很大程度上污染了環境。這是由于木質素是一種具有復雜的三維無定型結構的天然高分子，對其利用的難度很大。如今，對于木質素的資源化利用主要集中在用作混凝土減水劑、燃料分散劑、農藥緩釋劑及采油用表面活性劑等領域，并沒有讓木質素從根本上得到有效利用。因此，如何有效的利用催化劑對木質素進行解聚使其轉化成具有高附加值的化學品，引起了許多研究者的關注。

由于木質素具有獨特的芳香族結構，同時又具有脂肪族結構，所以從木質素制備高附加值的化學品，燃油替代品和平臺化合物等方面的研究有了快速的發展，其中從木質素制備芳香族化合物被認為是最具有前景的方向。從木質素原料得到小分子化合物的方法繁多，大體上有催化解聚，熱解，酶解三大類。其中化學解聚發展快速，同時也被認為是最具有潛力的解聚方法之一。化學解聚主要分為催化氧化解聚，催化加氫解聚，催化裂解解聚等。

現有技術使用均相酸催化解聚木質素已經具有很廣泛的應用，但是不可避免的面臨著一些問題，例如，后處理復雜，腐蝕反應器，環境污染等。正是由于木質素解聚反應機理復雜，解聚過程中的反應條件嚴苛，解聚產物選擇性差，產物復雜，產物的分離和提純較為困難，并且解聚效率低。都是當前木質素解聚所面臨的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種催化解聚木質素的方法，本發明催化解聚木質素的方法解聚效率高，解聚產物分離簡單。

本發明提供了一種催化解聚木質素的方法，包括：

采用催化劑催化解聚木質素；

所述催化劑包括金屬加氫催化劑和酸堿復配催化劑；

所述酸堿復配催化劑包括載體氧化物、負載在所述載體氧化物上的過硫酸根以及負載在所述載體氧化物上的堿金屬氧化物和/或堿土金屬氧化物；

所述載體氧化物選自硅的氧化物、鋯的氧化物、鈦的氧化物、錫的氧化物和鐵的氧化物中的一種或幾種；

所述解聚溫度為200～320℃。

優選的，所述酸堿復配催化劑由如下方法制備：

載體氧化物在金屬鹽和過硫酸銨的溶液中浸漬、干燥和煅燒得到；所述金屬鹽為堿金屬鹽和堿土金屬鹽中的一種或幾種。

優選的，所述堿金屬鹽中的堿金屬選自鉀、鈉和鋰中的一種或幾種；所述堿土金屬鹽中的堿土金屬選自鎂和鈣中的一種或幾種。

優選的，所述浸漬的時間為1～5h；所述干燥的溫度為60～80℃；所述干燥的時間為6～24h；所述煅燒的溫度為450～650℃；所述煅燒的時間為3～10h。