NiMo/γ-Al2O3催化剂转化玉米芯木质素制备芳香族化合物的研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:marymahoo1985
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近年来,资源短缺成为人类社会发展的一大难题。工业界对可再生能源和生物基化学品的需求量不断增加,这一现状不断驱动生物质利用技术的发展和完善。木质素作为木质纤维素生物质中含量最为丰富的组分之一,是一种理想的燃料和化学品原料。玉米芯木质素是玉米综合利用过程中产生的废弃物,如今,玉米芯木质素并未得到有效利用,造成了大量资源的浪费。
  本文报道了在醇溶剂中使用NiMo/γ-Al2O3催化解聚玉米芯木质素的一步法工艺,获得了较高的芳香类化合物收率。论文探究了不同反应条件,如溶剂种类、反应温度、初始氢气压力和反应时间对产物收率和分布的影响,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和配备氢火焰离子化检测器的气相色谱仪(GC-FID)分
  别对液体产物进行了定性和定量分析。NiMo/γ-Al2O3催化剂在超临界乙醇中,可以有效转化玉米芯木质素,在320℃、27.6bar初始氢压、7.5h的反应条件下,最高芳香类化合物总收率为255.4mg/g玉米芯木质素,烷基酚(如4-乙基苯酚、2,5-二乙基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚)的选择性为57.9wt%,无结焦和积碳生成。
  在相同条件下,Ni/γ-Al2O3和Mo/γ-Al2O3单金属催化剂的活性显著低于NiMo/γ-Al2O3双金属催化剂。在新鲜NiMo/γ-Al2O3催化剂的XRD图谱中可以检测到Mo1.24Ni0.76的衍射峰,且该组分与催化剂活性具有很强的关联性,这一结果表明Mo1.24Ni0.76可能是玉米芯木质素催化解聚过程的重要活性组分。第二次和第三次循环实验的催化剂活性较低,但催化剂颗粒的形貌保持稳定;催化剂经过焙烧-还原再生处理,可以较好地恢复活性。在超临界乙醇中,玉米芯木质素的解聚过程分两步进行:首先,木质素在乙醇溶剂中发生醇解反应,生成中等分子量的片段;随后,木质素片段在Ni和Mo活性物种的作用下发生进一步解聚和烷基化反应,生成烷基酚等芳香类化合物。
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