采用官能團化碳納米管模擬半焦表面活性官能團,通過熱裂解氣相色譜/質譜聯(lián)用儀（Py-GC/MS）研究其對β-O-4型木質素模型化合物熱解的影響機制。結果表明:β-O-4型模型化合物在低溫下以協(xié)同反應為主,高溫下均裂反應的競爭性高于協(xié)同反應。炭基雜原子官能團能夠有效促進β-O-4型模型化合物中C_β-O鍵的斷裂,主要通過氫鍵和π-π堆積效應與β-O-4模型化合物分子發(fā)生相互作用,達到催化熱解的作用。 

【文章來源】：可再生能源. 2020,38(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

β-O-4型模型化合物的均裂反應

在理解不同溫度下β-O-4型木質素模型化合物熱解途徑的基礎上，選用各種官能團化碳納米管（NGCNT,HGCNT,CGCNT,GCNT）在500℃與其相互作用，探討不同官能團化對熱解產物及相對含量的影響。熱解后產物分布如圖4所示。通過對比表1和圖4結果可知，引入官能團化碳納米管后，β-O-4型木質素模型化合物的產物分布發(fā)生明顯變化。最主要的熱解產物愈創(chuàng)木酚相對含量從59.09%下降到38.81%～51.99%，這表明官能團化碳納米管促進了愈創(chuàng)木酚的二次分解。此外，引入官能團后，甲苯、苯甲醚、苯甲醛、對甲酚、2-甲氧基-4-甲基苯酚、3-甲基鄰苯二酚、4-甲基鄰苯二酚以及2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等8種化合物從產物中消失；而苯酚、2-羥基苯甲醛、2-甲基苯酚、丁香酚和異丁香酚等5種化合物的相對含量有了顯著提高。該結果表明，官能團化碳納米管改變了β-O-4型木質素模型化合物的分解途徑，抑制了上述前8種產物的生成，但對后5種成分卻有促進作用。

協(xié)同反應具有兩條路徑。協(xié)同反應1:Cβ和Cα鍵位經過一個四元環(huán)的過渡態(tài)生成中間產物c和d；中間產物c的后續(xù)反應是過渡態(tài)Cα位的羥基和Cγ位的羥基之間發(fā)生脫水，造成Cα-Cβ斷裂，再結合H自由基，通過烯醇互變異構等過程形成香蘭素和香草乙酮（圖2）。協(xié)同反應2:Cγ和Cβ鍵位經過一個四元環(huán)的過渡態(tài)生成中間產物e和d；產物e由過渡態(tài)Cα和Cγ位的羥基之間發(fā)生脫水、Cβ-Cγ發(fā)生斷裂，并結合H自由基后生成2-甲氧基-4-乙烯基苯酚（圖3）。另一種路徑是先經過烯醇異構過程，接著Cα-Cβ鍵發(fā)生斷裂得到產物香蘭素，中間產物d為愈創(chuàng)木酚，還有可能生成2-羥基苯甲醛、鄰苯二酚、苯酚等中間產物。圖3 β-O-4型模型化合物的協(xié)同反應2

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3282705