[發(fā)明專利]一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010429290.7
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111760563B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖睿;劉超;孔祥琛;雷鳴;范宇陽(yáng);鞏峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J21/06
• 分類號(hào): B01J21/06;B01J23/06;B01J23/14;B01J23/22;B01J23/656;B01J23/72;B01J23/745;B01J23/755;B01J27/224;B01J29/40;B01J37/08;B01J37/02;C07G1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 曹坤

本發(fā)明公開了一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑及其制備方法與應(yīng)用，該催化劑通過浸漬法制備得到，以惰性載體為主體，金屬氧化物中的一種或多種為活性組分。該催化劑在乙腈/水混合溶劑、分子氧為氧化劑時(shí)能高效催化木質(zhì)素氧化解聚生成芳香化合物。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，且可回收再利用，適于規(guī)模化應(yīng)用；本發(fā)明所涉及的乙腈/水混合溶劑毒性較低，且可與木質(zhì)素氧化解聚催化劑相互作用，表現(xiàn)出協(xié)同增益效應(yīng)；本發(fā)明所涉及的木質(zhì)素氧化解聚體系能實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素高效氧化解聚，獲得高產(chǎn)率芳香化合物，具有良好的應(yīng)用前景；所得芳香化合物以芳香醛類為主，選擇性較高，基本實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素的定向氧化解聚。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，涉及一種木質(zhì)素解聚催化劑及其制備方法與應(yīng)用，尤其是涉及一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

木質(zhì)素是木質(zhì)纖維類生物質(zhì)的三大組分之一，且是自然界中唯一可再生的芳香性資源，可替代化石原料生產(chǎn)高附加值芳香族化學(xué)品。每年從制漿工業(yè)和生物乙醇工業(yè)得到的工業(yè)木質(zhì)素約為1.5億噸，亟待資源化利用。熱解、加氫、氧化是木質(zhì)素轉(zhuǎn)化的三種常用方式，熱解可以迅速地將木質(zhì)素降解成小分子碎片，但偶聯(lián)縮合、結(jié)焦積碳等問題突出，這也導(dǎo)致了芳香族產(chǎn)物較低的產(chǎn)率和選擇性；加氫可以有效地?cái)嗔涯举|(zhì)素中的C-O和C-C鍵，但會(huì)使芳香環(huán)飽和；選擇性氧化則沒有上述這些缺陷，是一種可實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素轉(zhuǎn)化并保留芳香環(huán)的方法。

關(guān)于木質(zhì)素氧化的研究由來已久，傳統(tǒng)的木質(zhì)素氧化主要包括以紙漿漂白為目的的氧化脫木質(zhì)素、以木質(zhì)素結(jié)構(gòu)鑒定為目的的堿性硝基苯氧化、及以制備芳香醛類化合物為木質(zhì)素的催化濕氧化。新型的木質(zhì)素選擇性氧化研究也日益廣泛，包括Co、Cu、V等在內(nèi)的許多金屬元素都被用于木質(zhì)素的催化氧化，但所涉及的催化劑絕大多數(shù)為均相催化劑，比如金屬離子催化劑，氧釩復(fù)合物，Salen復(fù)合物，金屬卟啉等。這些均相催化劑能很好地溶解在反應(yīng)介質(zhì)中，難以被分離、再利用。此外，有機(jī)金屬催化劑的合成過程相當(dāng)復(fù)雜，且需要用到昂貴的前驅(qū)體和化學(xué)試劑，成本高昂。上述兩方面限制了均相催化劑在木質(zhì)素催化氧化中的大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)廉價(jià)、高效的非均相催化劑是現(xiàn)今木質(zhì)素氧化解聚領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。

此外，常用的木質(zhì)素氧化解聚反應(yīng)介質(zhì)可分為兩大類：堿性溶液和有機(jī)溶劑。木質(zhì)素催化濕氧化采用堿性溶劑作為反應(yīng)體系，相應(yīng)的產(chǎn)物分離是對(duì)反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行酸化，然后用有機(jī)溶劑萃取產(chǎn)物，因此需要大量的酸和有機(jī)溶劑，會(huì)產(chǎn)生大量的含鹽廢水。另一方面，用于木質(zhì)素氧化解聚的有機(jī)溶劑主要有吡啶、甲苯等，這些有機(jī)溶劑毒性較高、對(duì)環(huán)境有害，并非綠色溶劑。因此，開發(fā)新的環(huán)境友好型溶劑體系亦是木質(zhì)素氧化解聚應(yīng)關(guān)注的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑及其制備方法與在木質(zhì)素氧化解聚中的應(yīng)用。

本發(fā)明的首要目的在于提供一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述木質(zhì)素氧化解聚催化劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供基于上述催化劑的木質(zhì)素氧化解聚的應(yīng)用方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑，該催化劑以惰性載體為主體，金屬氧化物中的一種或多種為活性組分，其中，以催化劑總質(zhì)量計(jì)，活性組分金屬元素的含量為1-20％；

進(jìn)一步的，所述活性組分為錫、鋯、銅、釩、鎳、鐵、錳、鋁、鋅中的一種或多種形成的金屬氧化物。

進(jìn)一步的，所述惰性載體為二氧化鈦、氧化鋁、二氧化硅、碳化硅、活性炭、分子篩中的一種。

進(jìn)一步的，一種木質(zhì)素氧化解聚催化劑的制備方法，具體操作步驟如下：

(1.1)、將惰性載體焙燒活化；

(1.2)、將活性組分的金屬鹽配置成溶液；

(1.3)、將活性組分的金屬鹽溶液浸漬于惰性載體上；