[發明專利]一種土壤修復后的植物體一步資源化和能源化的方法

有效

• 申請號: 201810139164.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108165330B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 嚴凱;王安祺;仇榮亮
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C10L1/19
• 分類號: C10L1/19;C07D307/33;C07C69/24;C07C67/00;B01J27/02;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/02;B01J37/18
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

1.一種土壤修復后的植物體一步資源化和能源化的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)利用修復土壤重金屬污染后的植物體制備成碳球封裝的多金屬合金納米材料，通過多金屬間應力原位調控生物質基乙酰丙酸轉化為清潔燃料γ-戊內酯；

所述碳球封裝的多金屬合金納米材料的制備方法為：將修復土壤重金屬污染后的植物體收割、洗凈、干燥一周后球磨粉碎；通過攪拌將0.5～4.0g P123溶于30～60mL乙醇中，隨后在Ar氣氛下加入3.0g粉碎后的植物體并持續攪拌1h，轉速為1000rpm；在上述溶液中加入2～8mL氨水，在1200rpm轉速下攪拌30min，隨后加入2.0～6.0g尿素和4～10mL水，再在1200rpm轉速下攪拌30min；將上述混合物轉移到150mL Teflon內襯的反應釜中，90～160℃水熱處理6～24h，得到凝膠狀產物；將凝膠狀產物先通過10000rpm離心分離30min，再用超純水洗滌，然后在氬氣保護下110℃干燥24h，得到干凝膠；將干凝膠在馬弗爐中250～450℃煅燒3～12h，最后在5％H₂和95％Ar氛圍下，350℃還原30～90min，得到所述碳球封裝的多金屬合金納米材料；

所述將乙酰丙酸轉化為γ-戊內酯的方法為：在20mL Parr反應器內，將乙酰丙酸和碳球封裝的多金屬合金納米材料分散于5mL水溶液中，隨后通入N₂、抽真空，連續進行3次；在反應器內通入H₂，控制其壓力在20～80bar范圍內，當催化體系達到100～250℃溫度后持續反應6～10h，整個反應過程中不斷攪拌，轉速為1000rpm；催化反應結束后，反應釜在冰水浴中冷卻至室溫，通過離心、過濾收集反應產物，得到γ-戊內酯，對反應產物進行氣相色譜分析；使用后的催化劑經離心、洗滌、干燥后進行循環催化實驗；

(2)脫除重金屬后，超富集植物體被制備成多孔石墨化碳材料，磺化后負載雙金屬納米催化劑，得到負載型雙金屬納米催化劑，利用合金間應力原位調控清潔燃料戊酸戊酯的生成；

所述負載型雙金屬納米催化劑的制備步驟為：將含重金屬的植物體收割、洗凈、干燥一周后球磨粉碎；取3.0g粉碎后的植物體加入1～5mL氨水中1200rpm攪拌24h，隨后加入1.0～5.0g尿素和1～5mL水，超聲處理2h；將上述混合物在80℃下真空干燥24h，之后在Ar保護下300℃熱處理2～12h，得到去除重金屬的碳材料；將6.0g去除重金屬后的碳材料和10.0g對甲苯磺酸一水合物均勻混合后轉移到150mL Teflon內襯的反應釜中，在160～220℃下反應15～20h；待反應結束后，將所得產物放入管式爐中于150℃煅燒8h，之后于70℃下將產物水洗至中性，再在120℃干燥8h得到磺化碳材料；將300mg磺化碳材料和10～60mg兩種金屬前驅物置于40mL高溫高壓不銹鋼反應釜中，隨后充入Ar氣、抽真空，連續3次；之后，在反應釜內充入CO₂，于40～70℃下浸漬2～6h；隨后在質量流量計的控制下，向反應釜中通入H₂，最后反應釜在冰浴中快速冷卻至室溫并以可控方式緩慢減壓30min；得到所述負載型雙金屬納米催化劑；

所述戊酸戊酯的制備方法為：在20mL Parr反應器內，將乙酰丙酸和負載型雙金屬納米催化劑分散于5mL戊醇溶劑中，隨后通入Ar、抽真空，連續進行3次；然后，在反應器內通入H₂，控制其壓力在40～100bar范圍內，當催化體系達到200～300℃溫度后持續反應12～36h，整個反應過程中不斷攪拌，轉速為1200rpm；催化反應結束后，反應釜在冰水浴中冷卻至室溫，通過離心、過濾收集反應產物，得到戊酸戊酯，對反應產物進行氣相色譜分析；使用后的催化劑經離心、洗滌、干燥后進行循環催化實驗。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，乙酰丙酸和碳球封裝的多金屬合金納米材料的質量比為20∶1～30∶1。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，兩種金屬前驅物的質量比為1∶1～1∶5。