[發(fā)明專利]一種鎳錫多元復(fù)合金屬氧化物催化纖維素/生物質(zhì)熱解制備LAC的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011391885.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN112794859B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸強(qiáng);李洋;李凱;胡斌;張鎮(zhèn)西;王體朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D493/08
• 分類號(hào): C07D493/08;B01J23/889;B01J23/835
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

本發(fā)明屬于生物質(zhì)能的利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用多元復(fù)合金屬氧化物(LDOs)催化熱解纖維素/生物質(zhì)制備1?羥基?3,6?二氧二環(huán)[3.2.1]辛?2?酮(LAC)的方法。本發(fā)明是以鎳錫多元復(fù)合金屬氧化物NiSn?LDOs或NiSnM?LDOs為催化劑，以纖維素/生物質(zhì)為原料，將上述催化劑與原料機(jī)械混合后在280～450℃下于無(wú)氧環(huán)境進(jìn)行快速熱解，熱解時(shí)間不超過60s，對(duì)熱解氣進(jìn)行冷凝即可得到富含LAC的液體產(chǎn)物。此外，該催化劑性能穩(wěn)定，可經(jīng)分離回收后多次循環(huán)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)能的利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用鎳錫多元復(fù)合金屬氧化物催化熱解纖維素/生物質(zhì)制備LAC的方法。

背景技術(shù)

LAC是一種高附加值脫水糖衍生物，具有1個(gè)四氫呋喃環(huán)和2個(gè)手性中心。由于其結(jié)構(gòu)特殊，可作為底物有機(jī)合成多種生物產(chǎn)品，如氨基化合物、毒蠅堿類、多元酯等。通常，LAC可由纖維素?zé)峤膺^程中發(fā)生解聚、重排等反應(yīng)而獲得。然而，纖維素或生物質(zhì)在常規(guī)熱解過程中，產(chǎn)物十分復(fù)雜，LAC的產(chǎn)率和其在熱解液中的含量極低，致使其提取分離技術(shù)困難且經(jīng)濟(jì)效益較低。因此，必須通過合適的手段調(diào)控纖維素/生物質(zhì)熱解過程，促進(jìn)LAC的生成，同時(shí)抑制其他有機(jī)液體產(chǎn)物的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)LAC的選擇性制備。

研究表明，特定的Lewis酸催化劑可以促進(jìn)LAC的形成，同時(shí)質(zhì)子酸并不能促進(jìn)LAC的形成。在催化熱解制備LAC的過程中，由于催化劑的Lewis酸位很大程度上決定了其選擇性和產(chǎn)率。因此，目前文獻(xiàn)中有關(guān)LAC制備的研究仍然較少，現(xiàn)有技術(shù)主要采用纖維素/生物質(zhì)催化熱解來(lái)獲取，所用催化劑主要有鈦酸鋁、蒙脫土、負(fù)載Sn的MCM-41和鋅鋁復(fù)合金屬氧化物等，此技術(shù)與纖維素/生物質(zhì)常規(guī)熱解相比，LAC產(chǎn)率和選擇性均有一定提高，但需要過量的催化劑進(jìn)行催化熱解。其中，F(xiàn)abbri等采用納米鈦酸鋁在低溫(350℃)下對(duì)纖維素進(jìn)行原位催化熱解，得到LAC的產(chǎn)率為8.6wt％(Fabbri D.,Torri C.,Mancini I.Pyrolysis ofcellulose catalysed by nanopowder metal oxides:production andcharacterisation of a chiral hydroxylactone and its role as building block[J].Green Chemistry,2007,9(12):1374-1379.)。Torri等以Sn改性的MCM-41為催化劑，在500℃下原位催化熱解纖維素，得到LAC的產(chǎn)率為5.9wt％(Torri C.,Lesci I.,Fabbri,D.Analytical study on the pyrolytic behaviour of cellulose in the presence ofMCM-41mesoporous materials[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2009,85(1-2):192-196.)。中國(guó)專利申請(qǐng)201410019922.7公開了一種以鎂、鐵和鋁為基礎(chǔ)的復(fù)合金屬氧化物催化熱解纖維素的方法。中國(guó)專利申請(qǐng)201910903580.8公開了一種金屬改性氨化分子篩催化纖維素的方法，得到LAC的產(chǎn)率為10.5wt％，但催化劑的制備方式較為復(fù)雜。此外，Rutkowski等研究發(fā)現(xiàn)蒙脫土K-10作為一種強(qiáng)Lewis酸催化劑，對(duì)LAC的生成也有一定的促進(jìn)作用，Mancini在其研究的基礎(chǔ)上對(duì)熱解設(shè)備和工況進(jìn)行改進(jìn)，使用蒙脫土K-10催化熱解纖維素的LAC產(chǎn)率可達(dá)4.8wt％(Mancini I,Dosi F,Defant A,et al.Upgradedproduction of(1R,5S)-1-hydroxy-3,6-dioxa-bicyclo[3.2.1]octan-2-one fromcellulose catalytic pyrolysis and its detection in bio-oils by spectroscopicmethods[J].Journal of AnalyticalApplied Pyrolysis,2014,110:285-290.)。

發(fā)明內(nèi)容