木質(zhì)素是我國(guó)制漿造紙行業(yè)中主要的工業(yè)廢棄物,其直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。利用超臨界水催化氣化技術(shù)對(duì)木質(zhì)素加以利用,具有環(huán)境和能源上的雙重收益。深入研究木質(zhì)素在超臨界水中的降解行為和催化反應(yīng)機(jī)理對(duì)于優(yōu)化操作參數(shù),反應(yīng)器設(shè)計(jì)以及催化劑開發(fā)具有重要意義。然而超臨界水反應(yīng)為高溫、高壓和高反應(yīng)速率的過程,期間涉及大量反應(yīng)中間體的生成與消耗,反應(yīng)機(jī)理極其復(fù)雜。由于缺乏原位監(jiān)測(cè)手段,通過實(shí)驗(yàn)研究超臨界水催化氣化木質(zhì)素的微觀機(jī)理存在諸多困難。因此,本文分別選取不同尺寸的納米金屬鎳和不同氧化態(tài)的鐵作為催化劑,采用基于Reax FF反應(yīng)力場(chǎng)的分子動(dòng)力學(xué)方法,系統(tǒng)研究了超臨界水催化氣化技術(shù)處理木質(zhì)素的催化反應(yīng)機(jī)理。不同尺寸的Ni納米團(tuán)簇(2.0 nm,3.0 nm和4.0 nm)催化木質(zhì)素超臨界水氣化過程中,木質(zhì)素的解聚涉及β-O-4’鍵的斷裂,主要包含三條反應(yīng)途徑,且Ni催化劑的尺寸會(huì)影響β-O-4’鍵的斷裂方式。在開環(huán)過程中,Ni催化劑能加速C-O鍵的裂解,破壞芳香環(huán)的共軛π鍵,加速開環(huán)進(jìn)程。H₂的生成完全發(fā)生在Ni催化劑表面。H自由基通過吸附位點(diǎn)的轉(zhuǎn)變逐漸相互靠近,其中...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 我國(guó)能源現(xiàn)狀
        1.1.2 生物質(zhì)資源利用現(xiàn)狀
    1.2 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)化技術(shù)概述
        1.2.1 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 物理轉(zhuǎn)化法
        1.2.3 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法
        1.2.4 高級(jí)氧化技術(shù)
        1.2.5 生物化學(xué)轉(zhuǎn)化法
        1.2.6 木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的選取
    1.3 超臨界水技術(shù)
        1.3.1 超臨界水的理化性質(zhì)
        1.3.2 超臨界水反應(yīng)及其特點(diǎn)
        1.3.3 超臨界水催化氣化技術(shù)工藝及現(xiàn)狀
    1.4 計(jì)算模擬理論
        1.4.1 計(jì)算模擬方法介紹
        1.4.2 ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)的概念
        1.4.3 ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)的發(fā)展與應(yīng)用
    1.5 選題意義與研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 選題意義
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
第2章 超臨界水催化氣化處理木質(zhì)素過程中鎳納米催化劑的尺寸效應(yīng)
    2.1 引言
    2.2 計(jì)算模擬細(xì)節(jié)
        2.2.1 模型化合物的選取
        2.2.2 軟件模擬方法
        2.2.3 模擬溫度的選擇
        2.2.4 數(shù)據(jù)處理方法
    2.3 Ni團(tuán)簇的尺寸對(duì)β-O-4?鍵斷裂的影響
    2.4 Ni團(tuán)簇的尺寸對(duì)芳香化合物開環(huán)的影響
    2.5 Ni團(tuán)簇的尺寸對(duì)氫氣生成的影響
    2.6 不同尺寸Ni催化劑的穩(wěn)定性
    2.7 催化劑的性能與尺寸之間的關(guān)系
    2.8 小結(jié)
第3章 超臨界水催化氣化處理木質(zhì)素過程中鐵基催化劑的氧化態(tài)影響
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算模擬細(xì)節(jié)
        3.2.1 軟件模擬方法
        3.2.2 數(shù)據(jù)處理方法
    3.3 不同氧化態(tài)的鐵基催化劑對(duì)GDL降解的影響
    3.4 不同氧化態(tài)的鐵基催化劑對(duì)產(chǎn)物分布的影響
        3.4.1 H₂ 的產(chǎn)量分析
        3.4.2 CO和 CO₂的產(chǎn)量分析
        3.4.3 CH₄ 的產(chǎn)量分析
    3.5 鐵基催化劑的活性與氧化態(tài)的關(guān)系
    3.6 小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    4.3 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號(hào)：3801084