隨著化石燃料資源的日漸枯竭,利用可再生纖維素生物質(zhì)資源生產(chǎn)生物燃料（生物柴油和生物乙醇等）以及具有高附加值的化學(xué)產(chǎn)品成為國際研究熱點。異相催化以環(huán)保、無需二次分離以及可回收使用等優(yōu)勢成為纖維素轉(zhuǎn)化最具前景的技術(shù),然而受擴(kuò)散控制影響,異相催化中固體催化劑對纖維素的催化效率往往較低。近年來,通過和其他技術(shù)結(jié)合強(qiáng)化固體催化劑對纖維素的快速、高效降解成為了纖維素生物質(zhì)資源有效利用的關(guān)鍵和研究重點。本研究以聚醚砜（PES）為基膜,通過和固體催化劑結(jié)合制備催化膜反應(yīng)器,將膜技術(shù)和催化反應(yīng)耦合到同一過程,強(qiáng)化固體催化劑對纖維素的催化過程。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:1. 高分散磺化氧化石墨烯的制備及其對纖維素降解性能研究:通過在磺化氧化石墨烯（GO-SO₃H）水溶液中引入既能使纖維素增溶且供電子數(shù)高的溶劑N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）,實現(xiàn)了GO-SO₃H的高分散和對纖維素的有效降解。當(dāng)H₂O₂/DMAc體積比為1:10時,GO-SO₃H分散性最好,對纖維素的水解效果最好。該催化劑體系水解... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：168 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

利用生物質(zhì)生產(chǎn)化學(xué)品、燃料和能源示意圖

天津工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1-1利用生物質(zhì)生產(chǎn)化學(xué)品、燃料和能源示意圖Figure1-1Biomassutilizationfortheproductionofchemicals,fuelsandenergy1.2纖維素生物質(zhì)的簡介纖維素鏈構(gòu)成的纖維束結(jié)構(gòu)保證了植物的強(qiáng)度，它最早由AnselemePayen于1838年發(fā)現(xiàn)[24]，在用酸和氨處理各種植物組織后，他獲得了化學(xué)式為C6H10O5的抗性纖維固體材料，即最早的纖維素。在1920年，HermannStaudinger描述了纖維素的結(jié)構(gòu)[25]，纖維素（Cellulose）是由是由D-吡喃型葡萄糖單元經(jīng)β-糖苷鍵連接而成的多糖大分子[6,26-32]，結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%，為天然的最純纖維素來源。一般木材中，纖維素占40～50%，還有10～30%的半纖維素和20～30%的木質(zhì)素（圖1-3）。圖1-2(a)纖維素鏈的分子結(jié)構(gòu)圖(n=DP，即聚合度)，(b)具有結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)的典型的纖維素微纖維的示意圖[33]Figure1-2(a)Molecularstructureofasinglecellulosechain(n=DP).(b)Schematicsofanidealizedcellulosemicrofibrilwiththeconfigurationsofcrystallineandamorphousregions

第一章文獻(xiàn)綜述3圖1-3木質(zhì)纖維素的組成示意圖Figure1-3Schematicsofthecompositionoflignocellulose纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，通常與半纖維素、果膠和木質(zhì)素結(jié)合在一起，其結(jié)合方式和程度對植物源食品的質(zhì)地影響很大。而植物在成熟和后熟時質(zhì)地的變化則由果膠物質(zhì)發(fā)生變化引起的。纖維素是一種重要的膳食纖維，自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。在一定條件下，纖維素與水發(fā)生水解反應(yīng)，反應(yīng)時糖苷鍵斷裂，同時水分子加入，纖維素由長鏈分子變成短鏈分子，直至糖苷鍵全部斷裂，變成葡萄糖[34]。纖維素的分子結(jié)構(gòu)由通過相鄰的兩個葡萄糖分子上的C4和C1碳原子上的羥基之間發(fā)生縮醛反應(yīng)形成糖苷鍵連接而成。木漿中中的纖維素鏈中含有約300-1700個吡喃葡萄糖單元（AGU），在棉或其他植物纖維中每條纖維素鏈中約含有800-10000個AGU單位[29,35-38]。由于纖維素鏈上含有大量的羥基和氧原子，所以纖維素中存在大量的分子內(nèi)和分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò)，使得纖維素難以溶于水和一般的有機(jī)溶劑[4,37,39,40]。根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)，纖維素至少可以分為七種同素異形體，分別為Iα、Iβ、II、IIII、IIIII、IVI和IVII型纖維素[41,42]。天然纖維素以Iα和Iβ形式存在。一般來說，Iα纖維素主要存在于藻類和細(xì)菌纖維素的細(xì)胞壁中，Iβ纖維素則多存在于綿、木材和有被膜的纖維素中[43]。纖維素Iα中，所有的鏈在結(jié)晶學(xué)上是相同的，每個鏈中交替的葡萄糖單元在構(gòu)象上略有不同。相比之下，纖維素Iβ具有兩種不同種類的鏈，交替排列。由于相對弱的C2H5O氫鍵，纖維素鏈的片材以有序的堆疊在一起。這種內(nèi)部堆疊結(jié)構(gòu)決定了糖苷鍵對催化劑的可及性，以及對水解裂解的敏感性。盡管纖維素I是天然存在的形式，其晶體結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上比纖維素II的晶體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]非均相催化劑的制備及其用于降解環(huán)丙沙星廢水的研究[D]. 劉穎.北京化工大學(xué) 2017
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本文編號：3405693