生物質(zhì)快速熱解制備高品質(zhì)生物油作為一種高效利用生物質(zhì)的方式,一直以來(lái)受到廣泛的關(guān)注。然而不同原料以及不同反應(yīng)條件對(duì)熱解產(chǎn)物分布具有重要影響,如何掌握生物質(zhì)快速熱解機(jī)理成為亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。糖類(lèi)作為生物質(zhì)的基本組成單元以及重要的提取物,對(duì)其進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究并對(duì)其中某些具有高附加值的重要產(chǎn)物進(jìn)行生成機(jī)理研究,可以全面掌握糖類(lèi)熱解特性以及高值化學(xué)品的生成特性,對(duì)今后大規(guī)模利用生物質(zhì)能源并聯(lián)產(chǎn)高值化學(xué)品奠定理論基礎(chǔ)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：（1）提出了一種利用果糖低溫快速熱解制備5-羥甲基糠醛（HMF）并聯(lián)產(chǎn)糠醛（FF）副產(chǎn)物的方法。首先通過(guò)Py-GC/MS（快速熱解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用）實(shí)驗(yàn),研究果糖快速熱解的產(chǎn)物分布特性以及溫度對(duì)HMF生成的影響；結(jié)果表明,HMF是果糖低溫快速熱解的最主要產(chǎn)物,在350℃下可獲得最大產(chǎn)率,在250℃下可獲得最高純度,相對(duì)峰面積含量高達(dá)81.2%。此外,通過(guò)密度泛函理論計(jì)算,研究果糖熱解形成HMF的五條可能反應(yīng)途徑；計(jì)算結(jié)果表明,果糖熱解形成HMF的能量最優(yōu)途徑為路徑1,即果糖首先發(fā)生C2位羥基與C1位氫的脫水,再發(fā)生C3位羥基與C1位羥基氫的脫水,最后發(fā)... 

【文章來(lái)源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

活化能示意圖

(b)圖2-4 (a)路徑1和2的反應(yīng)勢(shì)能圖；(b)路徑1和2中反應(yīng)物、中間體和過(guò)渡態(tài)的結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵鍵長(zhǎng)路徑3 (圖2-1中Pathway3)的反應(yīng)勢(shì)能圖見(jiàn)圖2-5(a)，關(guān)鍵中間體和過(guò)渡態(tài)的結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵鍵長(zhǎng)見(jiàn)圖2-5(b)。與路徑1和2首先發(fā)生在C1和C2位的脫水不同，在路徑3中，果糖首先經(jīng)歷C4位和C5位的脫水歷程，C4位的輕基與C5位的氧經(jīng)歷四元環(huán)的脫水過(guò)渡態(tài)3-tsl，得到二氧呋喃類(lèi)的化合物中間體3-il;接著C2位的輕基和C1位的氫經(jīng)歷四元環(huán)脫水過(guò)渡態(tài)3-ts2生成新的j：希醇中間體3-i2;與路徑1類(lèi)似，稀醇中間體再經(jīng)歷六元環(huán)脫水過(guò)渡態(tài)3-ts3得到產(chǎn)物HMF。該路徑中，C4位的羥基與C5位的氛發(fā)生脫水反應(yīng)步驟為決速步

圖3-2不同溫度下果糖熱解生成FF的絕對(duì)峰面積值和相對(duì)峰面積含量.2果糖快速熱解生成FF的機(jī)理研究圖3-1中路徑1 (Pathwayl)的反應(yīng)勢(shì)能圖如圖3-3(a)所示，反應(yīng)物、中過(guò)渡態(tài)的結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵鍵長(zhǎng)如圖3-3(c)所示。在路徑1中，果糖首先脫HMF，接著再脫一份子甲酸得到產(chǎn)物FF。其中，果糖生成HMF的過(guò)程（I)中證實(shí)的能量?jī)?yōu)勢(shì)路徑，即首先發(fā)生C2位輕基與C1位氮的脫水，生C3位經(jīng)基與C1位經(jīng)基氧的脫水，最后發(fā)生C4位經(jīng)基與C5位氫的程得到HMF;之后，HMF中C5-C6鍵發(fā)生斷裂，同時(shí)C6位經(jīng)基上的到C5位上，經(jīng)歷四元環(huán)過(guò)渡態(tài)l-ts4脫出一分子甲酸，得到最終產(chǎn)物FF徑中，HMF分解為甲酸和FF是整個(gè)反應(yīng)的決速步，反應(yīng)能壘1.6kJ/mol (從果糖到 l-ts4)。Enthalpy in gas phase PathwaylUnit: kJ/mol

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3036008