發(fā)布時間：2017-09-11 08:29

  本文關(guān)鍵詞：溶劑及木質(zhì)素結(jié)構(gòu)對木質(zhì)素解聚的影響

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【摘要】：高速發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)急劇消耗化石資源和能源,而化石資源不可再生,過度使用對環(huán)境產(chǎn)生破壞,可再生的生物質(zhì)資源和能源成為了社會可持續(xù)發(fā)展的必然。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)資源豐富,可重復再生,目前利用生物質(zhì)制備燃料和化學品已成為研究熱點。在木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中,纖維素和半纖維素可有效的轉(zhuǎn)化為燃料乙醇和糖類平臺化合物,而木質(zhì)素由于結(jié)構(gòu)復雜,成為木質(zhì)纖維素生物質(zhì)利用的瓶頸。木質(zhì)素解聚制備單酚類化合物對于促進木質(zhì)素的高值利用,進而促進整個木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的利用,具有重要的意義。堿性水熱解聚是木質(zhì)素解聚以獲得單酚類化合物的主要方法之一。論文在前期優(yōu)化的CuO/Fe2(SO4)3為催化劑的木質(zhì)素的堿性過氧化氫氧化解聚體系的基礎(chǔ)上,探討了該體系解聚反應(yīng)介質(zhì),包括水,甲醇,1,4-二氧六環(huán),四氫呋喃,乙醇及其相互構(gòu)成的混合溶劑對木質(zhì)素解聚產(chǎn)物中單酚類化合物收率的影響。結(jié)果表明,在木質(zhì)素的堿性水熱解聚過程中,介質(zhì)中適當?shù)膲A度和木質(zhì)素在介質(zhì)中良好的溶解度是獲得高收率單酚類化合物的重要因素。當解聚反應(yīng)體系的溶劑為1:1體積比的甲醇/水時,木質(zhì)素解聚獲得單酚類化合物的收率最高,達到17.92%。甲醇/水作溶劑時,不僅有效保證反應(yīng)介質(zhì)的堿度、木質(zhì)素在反應(yīng)介質(zhì)中的溶解度,而且防止木質(zhì)素的甲氧基的脫除,使單酚類化合物中S型結(jié)構(gòu)的含量大,從而達到抑制解聚產(chǎn)物重新聚集的目的;抑制小分子酚類的重聚合,從而提高了單酚類化合物的收率。木質(zhì)素因為來源不同,木質(zhì)素結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也不同,其解聚制備單酚的收率也不同。采用兩種S和G結(jié)構(gòu)單元含量不同的木質(zhì)素,以乙醇為溶劑,甲酸為供氫溶劑,探究了不同反應(yīng)溫度下兩種木質(zhì)素的甲氧基含量對木質(zhì)素解聚的影響。采用元素分析,紅外光譜,2D-NMR,Py-GC-MS分析了兩種木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),麥草木質(zhì)素中S型單體含量高于Sigma木質(zhì)素中的S型單體含量;在相同反應(yīng)條件下,解聚麥草木質(zhì)素得到更高的單酚類化合物,說明S型單體含量較多的木質(zhì)素更易解聚,其在0.3 g木質(zhì)素,300°C,2 h,20 mL乙醇,1 mL甲酸條件下,降解率和單酚類化合物的收率分別為86.4%和17.34%。對比麥草木質(zhì)素原料和其解聚產(chǎn)物中S與G比例,發(fā)現(xiàn)解聚產(chǎn)物中S/G比例顯著大高于原料中的S/G,說明了含有較多S型單體的木質(zhì)素更容易解聚。
【關(guān)鍵詞】：木質(zhì)素 溶劑 單酚類化合物 S G比例
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O636.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 木質(zhì)素的化學結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2 木質(zhì)素的應(yīng)用研究12-13
• 1.2.1 混凝土減水劑12
• 1.2.2 水煤漿添加劑12-13
• 1.3 木質(zhì)素解聚制備高附加值的化學產(chǎn)品13-26
• 1.3.1 木質(zhì)素模型物解聚的研究13-16
• 1.3.2 加氫還原解聚16-18
• 1.3.3 熱裂解18-19
• 1.3.4 木質(zhì)素氧化解聚19-22
• 1.3.5 光催化解聚木質(zhì)素22-24
• 1.3.6 液化解聚24-26
• 1.4 本論文的研究意義和主要內(nèi)容26-28
• 1.4.1 本論文的研究意義26-27
• 1.4.2 本論文的主要研究內(nèi)容27
• 1.4.3 本論文的創(chuàng)新之處27-28
• 第二章 實驗原料及技術(shù)28-34
• 2.1 實驗主要原料和試劑28-29
• 2.2 實驗主要儀器29-30
• 2.3 堿木質(zhì)素氧化解聚工藝流程30-32
• 2.3.1 堿木質(zhì)素的超濾提純30
• 2.3.2 堿木質(zhì)素的堿水氧化解聚工藝流程30-31
• 2.3.3 木質(zhì)素的液化解聚工藝流程31-32
• 2.4 測試方法32-34
• 2.4.1 氣質(zhì)分析（GC-MS）32
• 2.4.2 高效液相色譜分析（HPLC）32-33
• 2.4.3 核磁氫譜分析（~1H-NMR）33
• 2.4.4 高分辨電噴霧質(zhì)譜分析（HRMS）33
• 2.4.5 紅外光譜分析（IR）33
• 2.4.6 元素分析33-34
• 第三章 溶劑對木質(zhì)素氧化解聚制備單酚類化合物的影響34-56
• 3.1 前言34-35
• 3.2 解聚液中產(chǎn)物的定量分析35-36
• 3.3 不同介質(zhì)對木質(zhì)素堿性水熱氧化解聚的影響36-38
• 3.4 不同混合介質(zhì)比例對木質(zhì)素堿性水熱氧化解聚的影響38-44
• 3.4.1 1,4-二氧六環(huán)的加入量對木質(zhì)素氧化解聚的影響38-39
• 3.4.2 四氫呋喃的加入量對木質(zhì)素氧化解聚的影響39-41
• 3.4.3 乙醇的加入量對木質(zhì)素氧化解聚的影響41-42
• 3.4.4 甲醇的加入量對木質(zhì)素氧化解聚的影響42-44
• 3.5 不同介質(zhì)下的木質(zhì)素解聚產(chǎn)物的電噴霧電離質(zhì)譜（ESI-MS）分析44-45
• 3.6 不同介質(zhì)體系中的單酚類化合物含量變化45-47
• 3.7 反應(yīng)時間對木質(zhì)素氧化解聚的的影響47-49
• 3.8 反應(yīng)溫度對于堿木質(zhì)素氧化解聚的影響49-51
• 3.9 解聚產(chǎn)物的表征51-55
• 3.9.1 解聚產(chǎn)物的核磁核磁氫譜分析52-53
• 3.9.2 紅外光譜分析53-55
• 3.10 本章小結(jié)55-56
• 第四章 木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元對木質(zhì)素氫解的影響56-71
• 4.1 前言56-57
• 4.2 解聚產(chǎn)物的分析57
• 4.3 不同木質(zhì)素的解聚對比57-58
• 4.4 兩種木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)分析58-64
• 4.4.1 元素分析58-59
• 4.4.2 紅外譜圖分析59-60
• 4.4.3 2D NMR分析60-62
• 4.4.4 Py-GC-MS的分析62-64
• 4.5 麥草堿木質(zhì)素中S，G，，H含量與解聚產(chǎn)物中的對比64-67
• 4.6 解聚產(chǎn)物的表征67-70
• 4.6.1 解聚產(chǎn)物的核磁核磁氫譜分析67-69
• 4.6.2 木質(zhì)素殘渣的紅外光譜分析69-70
• 4.7 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻72-80
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果80-81
• 致謝81-82
• 附件82

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