木質(zhì)素是一種天然非晶三維聚合物,是木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的主要組分。木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中含有豐富的芳香結(jié)構(gòu)以及甲氧基、酚羥基、醇羥基、羰基、醛基等官能團(tuán),是自然界中唯一具備芳香族單體的可再生資源。將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為具有高附加值的液體燃料和化學(xué)品是緩解化石資源危機(jī)的有效途徑。然而,由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,木質(zhì)素是生物質(zhì)三大組分中最難以被高值化利用的組分。木質(zhì)素液相催化解聚在液相環(huán)境中進(jìn)行,反應(yīng)條件較溫和,產(chǎn)物選擇性高,因而受到廣泛關(guān)注�；谀举|(zhì)素結(jié)構(gòu),綜述國(guó)內(nèi)外木質(zhì)素液相催化解聚研究進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上,對(duì)其存在問(wèn)題和解決方法進(jìn)行了合理分析,并指出未來(lái)發(fā)展方向。 

【文章來(lái)源】：林產(chǎn)工業(yè). 2020,57(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

一種典型的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)片段

酸催化劑被廣泛應(yīng)用于生物質(zhì)解聚過(guò)程以獲得高附加值化學(xué)品。礦物質(zhì)酸最早被應(yīng)用于木質(zhì)素解聚研究，主要用于催化C—O鍵斷裂。日本京都大學(xué)Ito等[24]開(kāi)展了一系列關(guān)于木質(zhì)素二聚體模型化合物的酸催化反應(yīng)研究，并提出了可能的C—O鍵斷鍵機(jī)理。指出β-O-4的斷裂需要強(qiáng)酸催化。傳統(tǒng)的液體礦物質(zhì)酸主要用于催化木質(zhì)素模型化合物的解聚，研究β-O-4斷裂機(jī)理。液體酸催化木質(zhì)素解聚，產(chǎn)品分離較困難，并且需要對(duì)廢酸進(jìn)行回收處理。近幾年科研工作者開(kāi)發(fā)了對(duì)產(chǎn)物選擇性較高、腐蝕性弱、易于分離重復(fù)利用的固體酸催化劑。目前報(bào)道的應(yīng)用于木質(zhì)素解聚的固體酸催化劑主要有分子篩類、雜多酸類、金屬氧化物類等。分子篩具有豐富的孔結(jié)構(gòu)和可以調(diào)節(jié)的Br?nsted和Lewis酸性位，是一種應(yīng)用廣泛的固體酸催化劑[25]。Kong等[26]以異丙醇作為溶劑，分別采用H-Beta,HZSM-5,MAS-7,MCM-41和SAPO-11分子篩負(fù)載Ni—Cu作為催化劑醇解堿木質(zhì)素。結(jié)果表明，Ni—Cu/H-Beta催化劑有較高的催化活性。在330℃下，生物原油和單體收率可分別達(dá)到98.8 wt%、50.8 wt%。研究認(rèn)為，原因在于Ni—Cu/H-Beta有較高的酸性、較大的比表面積和孔體積，以及豐富的孔尺寸。Wang等[27]制備了Ru—M/HY (M=Fe,Ni,Cu,Zn)催化劑，催化加氫脫氧解聚軟木材木質(zhì)素至烷烴。結(jié)果表明，氫離子在Cu表面擴(kuò)散的活化能相對(duì)于Fe、Ni和Zn較低，Ru—Cu/HY催化劑對(duì)烷烴有較高的選擇性。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)釕基雙金屬催化劑中過(guò)渡金屬可以調(diào)節(jié)釕的氫解活性，防止氫解過(guò)度生成氣態(tài)產(chǎn)物。

Guan等[53]制備了不同貴金屬Pt、Pd、Rh和Ru負(fù)載的Nb2O5催化劑，通過(guò)催化氫化解聚木質(zhì)素模型化合物2-苯乙基-苯基醚評(píng)估幾種催化劑的活性。結(jié)果表明，Rh/Nb2O5催化活性較佳。通過(guò)優(yōu)化H2壓力、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素，在260℃、0.1 MPa條件下反應(yīng)4 h,2-苯乙基-苯基醚轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99.3%，芳香族化合物選擇性高達(dá)98.9%。研究認(rèn)為Rh/Nb2O5催化氫化解聚反應(yīng)活性高是Rh和Nb2O5活性位點(diǎn)協(xié)同作用的結(jié)果，Rh負(fù)責(zé)H2的解離，而Nb2O5則負(fù)責(zé)C—O鍵的活化。將Rh/Nb2O5催化劑應(yīng)用于白蠟?zāi)举|(zhì)素的解聚，在0.1 MPa H2壓力條件下，液體產(chǎn)物基本全部為芳香族化合物。Song等[54]制備了鈷基催化劑Co/C@N，選擇性催化氫化解聚芐基苯基醚，如圖3所示。結(jié)果表明，在最優(yōu)反應(yīng)條件下，芐基苯基醚基本完全轉(zhuǎn)化，單體產(chǎn)物選擇性高達(dá)98.2%。研究人員指出，在催化作用下，芐基苯基醚結(jié)構(gòu)中的Calk—O鍵首先斷裂形成甲苯和苯酚，苯酚迅速加氫形成環(huán)己醇。Co/C@N催化劑選擇性斷裂二苯醚、二芐醚、聯(lián)萘乙醚、愈創(chuàng)木酚、苯甲醚和鄰苯二甲醚等木質(zhì)素衍生物中的連接鍵，活性也較高。雖然催化氫化解聚是一種有前景的木質(zhì)素解聚方式，但是目前催化效率低導(dǎo)致木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化率低，并且氫解過(guò)程中消耗昂貴的氫或氫源，成本較高。此外，催化氫化解聚反應(yīng)過(guò)程中碳氧鍵的裂解可能伴隨著芳香環(huán)的加氫，產(chǎn)生環(huán)己烷衍生物的混合物，造成產(chǎn)物體系較復(fù)雜。因此，開(kāi)發(fā)高效、對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高的催化氫化解聚方式仍是下一步研發(fā)的重點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]響應(yīng)面優(yōu)化酶解木質(zhì)素酚化工藝研究[J]. 王祺銘,海瀟涵,徐文彪,時(shí)君友.  林產(chǎn)工業(yè). 2019(10)
[2]微波輔助磁性固體酸催化纖維素水解的研究[J]. 李學(xué)琴,李翔宇,時(shí)君友,段喜鑫,雷廷宙.  林產(chǎn)工業(yè). 2017(03)



本文編號(hào)：3379024