[發明專利]一種催化解聚木質素的方法

有效

• 申請號: 201711347661.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108014782B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 李文志;晉樂樂;王輝珍;劉琪英;馬隆龍;張琦;韋翔騫
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J23/28
• 分類號: B01J23/28;B01J23/30;B01J23/20;B01J37/08;B01J37/02;B01J37/30;C10G1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種催化解聚木質素的方法，包括以下步驟：采用催化劑催化解聚木質素；所述催化劑為層狀固體酸催化劑。本發明采用層狀固體酸催化劑催化解聚木質素，木質素轉化率較高，反應完全，且反應所使用的層狀固體酸催化劑可循環使用，該方法還可獲得較高的液態燃料組分產率。本發明的催化劑與解聚產物分離簡單，環境友好，對建立可持續的能源體系和保護生態環境具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及生物質催化轉化技術領域，尤其涉及一種催化解聚木質素的方法。

背景技術

木質素是一種具有三維網狀結構的無定型天然高分子化合物，由苯丙烷基基本單元組成，主要存在于木質組織中，是組成植物的主要成分。同時，在木質纖維素中，木質素的含量約占15％～25％，但是它所蘊含的能量卻占到了將近40％。因此，隨著化石能源的日益減少，木質素已經受到了越來越多的關注。

木質素作為一種具有三維網狀結構的天然芳香高聚物，主要是由松柏醇、芥子醇和對羥基香豆醇三種基本單元通過碳碳鍵和醚鍵連接而成，因此可以通過解聚木質素來獲取多種高附加值的化合物。

目前，每年造紙業產生的木質素可達到5000萬噸，這些廢液產生的木質素的不合理利用已經給環境造成了巨大的污染。近年來已經有許多的研究者使用水解法、氫解法和熱解法等多種熱化學方法來催化解聚木質素制取高附加值的化合物和液態燃料，各種各樣的催化劑已經用于木質素的催化解聚。但上述方法存在反應條件苛刻，產物收率低等問題。

木質素制備液態燃料近年來也獲得了快速發展，但產率較低，且解聚條件苛刻，產物復雜，分離和提純困難，難以產業化。

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，具有較高的轉化率。

為解決以上技術問題，本發明提供了一種催化解聚木質素的方法，包括以下步驟：

采用催化劑催化解聚木質素；

所述催化劑為層狀固體酸催化劑。

本發明以生物質基木質素為底物，避免了使用化石基產品，不僅有效實現了資源的有效利用，同時也減輕了環境問題，綠色可持續。本發明對所述木質素的來源并無特殊限定，可以通過本領域技術人員熟知的方法獲得，例如造紙木質素、玉米芯水解木質素、從桉樹中稀酸水解木質素、從松木中有機溶劑法得到的木質素，從杏殼中有機溶劑法獲取的木質素等。

本發明采用的層狀固體酸催化劑，具有熱穩定性高，可重復使用性好等優點，且層狀催化劑所具有的特定的層狀結構可以使木質素這種大分子充分地與催化劑接觸，且層間分布的B酸可以促進木質素的解聚，進而提高了反應的轉化率。同時與產物分離簡單，環境友好。

具體為采用催化劑，在溶劑中對木質素進行催化解聚。

所述層狀固體酸催化劑為質子交換后的金屬氧化物，具體為HTaMoO₆，HNbMoO₆，HTaWO₆，HNbWO₆和HTiNbO₅中的任意一種或多種。

本發明對上述層狀固體酸催化劑的制備方法并無特殊限定，可以為本領域技術人員熟知的方法。

優選按照以下方法制備：

按照分子式，將鉭源、鈮源、鎢源、鉬源和鈦源中的一種以上，優選選取兩種，與鋰源混合，研磨均勻，煅燒，然后用質子酸進行酸交換，過濾，干燥，得到所述層狀固體酸催化劑。

本發明對所述煅燒的具體方式不進行限定，本領域技術人員熟知的方法即可。所述煅燒的溫度優選為300～1000℃；更優選為550～900℃；最優選為580～900℃。所述煅燒時間優選為5～80h；更優選為20～72h；最優選為24～72h。