CN105713048B - 一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法 - Google Patents

一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105713048B
CN105713048B CN201610043494.0A CN201610043494A CN105713048B CN 105713048 B CN105713048 B CN 105713048B CN 201610043494 A CN201610043494 A CN 201610043494A CN 105713048 B CN105713048 B CN 105713048B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lignin
hybrid ionic
aromatic compound
electronic conductor
ionic electronic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610043494.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105713048A (zh
Inventor
陈彦广
韩洪晶
王海英
徐婷婷
康薇
张梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Petroleum University
Original Assignee
Northeast Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Petroleum University filed Critical Northeast Petroleum University
Priority to CN201610043494.0A priority Critical patent/CN105713048B/zh
Publication of CN105713048A publication Critical patent/CN105713048A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105713048B publication Critical patent/CN105713048B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及的是木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,这种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法:采用高温固相反应法制备CaZrxFe1‑xO3或LaTixFe1‑xO3两类钙钛矿类混合离子电子导体,其中0<x<1;将木质素与钙钛矿类混合离子电子导体充分混合后进行压片成型并粉碎为颗粒,其中木质素与所述钙钛矿类混合离子电子导体的质量比为0.1:1─5:1;在微分固定床反应器中,在惰性气氛下,气体流量300─500mL/min,反应温度为300─700℃,反应时间1─3hr,进行木质素催化转化反应,将所得的液体混合物即为芳香化合物液体;所述反应后的钙钛矿类混合离子电子导体经氧化再生后循环使用。本发明对木质素进行催化转化,芳香化合物选择性可达95%以上。

Description

一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法
技术领域
本发明涉及木质素高效催化转化与资源化利用领域,具体涉及一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法。
背景技术
生物圈中约含有3000亿吨木质素,每年新增量可达200亿吨,是重要的可再生资源之一。我国木质素利用率较低,常用于燃料直接烧掉、用作防腐剂或作为混凝土混合添加物、剩余部分则随意排放或原地堆积,不但严重污染环境,且造成资源的严重浪费。木质素结构较复杂,其分子结构中没有完全重复的结构单元,因此,采用常规的方法很难将其进行转化利用。由于木质素分子由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基三种C9基本结构单元通过醚键和碳-碳键连接而成,是地球上富含芳烃结构最多且唯一能提供可再生芳香族化合物的非石油资源。因此,如何将木质素转化成的芳香族化合物,是提高木质素利用效率、避免污染环境、缓解化石能源短缺的重要方法。
范峰等(中国专利文献CN 102040483 B,2013.08.28)发明了双功能沸石类催化剂催化加氢裂解木质素生产芳基化合物的方法,液体芳基化合物收率可达42%以上,但该法需要采用溶剂分散木质素,同时需要加氢,操作成本较高。邱学青等(中国专利文献CN103360192 B,2015.03.11)发明了微波协同催化氧化降解碱木质素制备单苯环类化合物的方法,该过程无需有机溶剂,催化剂可回收利用,成本低廉,但目标产物收率较低,仅为10%左右。徐杰等(中国专利文献CN 103508857 A,2014.01.15)通过将生物质基醇类化合物重整制氢反应和木质素加氢解聚反应结合起来,将木质素在催化剂作用下选择性裂解为苯酚基、愈创木酚基或紫丁香基等衍生的芳香族化合物。原料转化率可达50%,愈创木酚基和紫丁香基芳香化合物选择性可达90%以上。
钙钛矿类混合离子电子导体具有良好的O2-和电子传导能力,同时具有较高的化学和热稳定性能,被广泛应用于能源催化转化、污染物处理、功能材料等领域。本发明提供了一种以钙钛矿混合离子电子导体为催化剂,催化转化木质素制备芳香族化合物的方法。
发明内容
本发明的目的是提供木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,这种方法用于解决木质素利用效率较低,排放或烧掉污染环境的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法:
(1)钙钛矿类混合离子电子导体的制备:
采用高温固相反应法制备CaZrxFe1-xO3或LaTixFe1-xO3两类钙钛矿类混合离子电子导体,其中0<x<1;
(2)木质素与步骤(1)制备的钙钛矿类混合离子电子导体混合压片:
将木质素与钙钛矿类混合离子电子导体充分混合后进行压片成型并粉碎为颗粒,其中木质素与所述钙钛矿类混合离子电子导体的质量比为0.1:1─5:1;
(3)木质素催化转化:
在微分固定床反应器中,在惰性气氛下,气体流量300─500mL/min,反应温度为300─700℃,反应时间1─3hr,进行木质素催化转化反应,将所得的液体混合物即为芳香化合物液体;所述反应后的钙钛矿类混合离子电子导体经氧化再生后循环使用。
上述方案中CaZrxFe1-xO3制备原料为CaO、ZrO2、Fe2O3,LaTixFe1-xO3制备原料为La2O3、TiO2和Fe2O3,按一定比例进行充分混合后压片,压片压力为10─30Mpa,压片时间5─30min;压片后在焙烧温度为1000─1200℃,焙烧6─24hr后,得到钙钛矿类混合离子电子导体;所述的钙钛矿类混合离子电子导体经研磨、过筛,使其粒径<500目。
上述方案中所述的钙钛矿类混合离子电子导体与木质素经充分混合后压片,压片压力为10─30MPa,压片时间为5─30min,将混合片状物破碎为50─100mm颗粒。
上述方案中所述的木质素催化转化得到的液体混合物经离子水重复洗涤3-5次。
上述方案中所述的得到的芳香族化合物包括苯酚类化合物、愈创木酚类化合物、芳香基二酚、甲氧基芳香类化合物、二甲苯和乙苯。
上述方案中所述的木质素催化转化得到液体产物收率大于30%,其中芳香化合物的选择性大于95%。
上述方案中所述的反应后钙钛矿类混合离子电子导体因结焦后失活,其再生条件为:通入空气,反应温度700─1000℃,反应时间15─60min。
本发明具有以下有益效果:
1.本发明采用的钙钛矿类混合离子电子导体可对木质素进行催化转化,液体产率可达30%以上,芳香化合物选择性可达95%以上。所得产物包含多种芳香族化合物,开辟了制备芳香族化合物的新途径。
2.本发明采用木质素为原料,廉价易得;所用钙钛矿类混合离子电子导体制备、再生过程简单,配比灵活,具有化学和热稳定性,可循环使用,有效降低了生产成本。
3.本发明制备过程无需使用氢气、有机溶剂和酸碱,常压下操作,安全环保不污染环境。
附图说明
图1 是本发明实施例1中LaTi0.2Fe0.8O3的SEM照片。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明:
实施例1:
称取在120℃干燥箱中干燥1hr的粉末状La2O3 4.5035g、TiO2 0.4416g、Fe2O31.7658g,用球磨机混合6hr,转速为200r/min。将混匀的粉末用压片机在压力为20MPa下进行压片,压片时间为10min。将压片放入高温管式炉,在空气氛围下焙烧,焙烧温度为1100℃,焙烧时间为10hr,生成LaTi0.2Fe0.8O3钙钛矿型氧化物。样品随炉冷却至室温后,用球磨机进行研磨破碎,得到LaTi0.2Fe0.8O3粉末。
称取2.5g木质素与2.5g LaTi0.2Fe0.8O3,用玛瑙研钵充分混合、研细后,用粉末压片机在压力为20MPa下进行压片,压片时间为10min,得到片状混合物,破碎至50─100mm颗粒。
将本实施例制备的木质素─LaTi0.2Fe0.8O3混合物颗粒3.0g,加入到微分固定床反应器中进行反应,以程序升温至500℃,惰性气体N2流量为300mL/min,反应时间为2hr,得到液体产物0.65g,液体产物收率为43.3%。将所得的液体混合物用去离子水重复洗涤3次后即得到目标产物,即芳香化合物液体,将液体产物进行气相色谱和质谱联用进行分析,主要产物为苯酚类化合物、愈创木酚类化合物、芳香基二酚、甲氧基芳香类化合物、二甲苯和乙苯,芳香化合物总选择性为97%。反应后催化剂在800℃,空气流量为500mL/min,反应时间为30min,催化剂可完全再生。
实施例2:
称取在120℃干燥箱中干燥1hr的粉末状CaCO3 2.6521g、ZrO2 1.6358g、Fe2O31.0606g,用球磨机混合6hr,转速为200r/min。将混匀的粉末用压片机在压力为20MPa下进行压片,压片时间为10min。将压片放入高温管式炉,在空气氛围下焙烧,焙烧温度为1000℃,焙烧时间为24h,生成CaZr0.2Fe0.8O3钙钛矿型氧化物。样品随炉冷却至室温后,用球磨机进行研磨破碎,得到CaZr0.2Fe0.8O3粉末。
称取5g木质素粉末与5g CaZr0.2Fe0.8O3粉末,用玛瑙研钵充分混合、研细后,用粉末压片机在压力为15MPa下进行压片,压片时间为15min,得到片状混合物,破碎至50─100mm颗粒。
将本实施例制备的木质素─CaZr0.2Fe0.8O3混合物颗粒3.0g,加入到微分固定床反应器中进行反应,以程序升温至600℃,惰性气体N2流量为300mL/min,反应时间为2hr,得到液体产物0.55g,液体产物收率为36.7%。将所得的液体混合物经去离子水重复洗涤3次后即得到目标产物,即芳香化合物液体,将液体产物进行气相色谱和质谱联用进行分析,主要产物为苯酚类化合物、愈创木酚类化合物、芳香基二酚、甲氧基芳香类化合物、二甲苯、乙苯,总选择性为98.5%。反应后催化剂在900℃,空气流量为300mL/min,反应时间为45min,催化剂可完全再生。

Claims (6)

1.一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,其特征在于:这种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法:
(1)钙钛矿类混合离子电子导体的制备:
采用高温固相反应法制备CaZrxFe1-xO3或LaTixFe1-xO3两种钙钛矿类混合离子电子导体,其中0<x<1;所述的CaZrxFe1-xO3制备原料为CaO、ZrO2、Fe2O3,LaTixFe1-xO3制备原料为La2O3、TiO2和Fe2O3,按一定比例进行充分混合后在10─30Mpa下压片5─30min;压片后在1000─1200℃焙烧6─24hr得到钙钛矿类混合离子电子导体;所述的钙钛矿类混合离子电子导体经破碎、过筛,使其粒径<500目;
(2)木质素与步骤(1)制备的钙钛矿类混合离子电子导体混合压片:
将木质素与钙钛矿类混合离子电子导体充分混合后进行压片成型并破碎为颗粒,其中木质素与所述钙钛矿类混合离子电子导体的质量比为0.1:1─5:1;
(3)木质素选择性催化转化:
在微分固定床反应器中,在惰性气氛下,气体流量300─500mL/min,反应温度为300─700℃,反应时间1─3hr,进行木质素催化转化反应,所得的液体混合物即为芳香化合物液体;所述反应后的钙钛矿类混合离子电子导体经氧化再生后循环使用。
2.根据权利要求1所述的木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,其特征在于:所述的钙钛矿类混合离子电子导体与木质素经充分混合后压片,压片压力为10─30MPa,压片时间为5─30min,将混合片状物破碎为50─100mm颗粒。
3.根据权利要求2所述的木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,其特征在于:木质素经催化转化后得到的液体混合物经去离子水重复洗涤3-5次,即可得到芳香化合物产物。
4.根据权利要求3所述的木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,其特征在于:所述的得到的芳香族化合物包括苯酚类化合物、愈创木酚类化合物、芳香基二酚、甲氧基芳香类化合物、二甲苯、乙苯。
5.根据权利要求4所述的木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,其特征在于:所述的木质素催化转化得到液体产物收率大于30%,其中芳香化合物选择性大于95%。
6.根据权利要求5所述的木质素催化转化生产芳香族化合物的方法,其特征在于:所述的反应后钙钛矿类混合离子电子导体催化剂因表面结焦而失去活性,其再生条件为:通入空气,反应温度700─1000℃,反应时间15─60min;再生后的催化剂循环使用。
CN201610043494.0A 2016-01-24 2016-01-24 一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法 Expired - Fee Related CN105713048B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610043494.0A CN105713048B (zh) 2016-01-24 2016-01-24 一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610043494.0A CN105713048B (zh) 2016-01-24 2016-01-24 一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105713048A CN105713048A (zh) 2016-06-29
CN105713048B true CN105713048B (zh) 2018-02-13

Family

ID=56153830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610043494.0A Expired - Fee Related CN105713048B (zh) 2016-01-24 2016-01-24 一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105713048B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093185A (zh) * 2010-11-18 2011-06-15 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种芳香醛类化合物的制备方法
CN102115432A (zh) * 2010-12-30 2011-07-06 江南大学 利用木质素制备分离对羟基苯甲醛、香兰素、丁香醛的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102093185A (zh) * 2010-11-18 2011-06-15 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种芳香醛类化合物的制备方法
CN102115432A (zh) * 2010-12-30 2011-07-06 江南大学 利用木质素制备分离对羟基苯甲醛、香兰素、丁香醛的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LaFeO3催化剂在木质素湿法氧化合成芳香醛;邓海波,等;《催化学报》;20080831;第29卷(第8期);第753-757页 *
Perovskite hollow nanospheres for the catalytic wet air oxidation of lignin;Peng Gao,等;《Chinese Journal of Catalysis》;20131020;第34卷(第10期);第1812页表1,第1814页表3 *
钙钛矿类混合离子电子导体在污染物处理中应用的研究进展;陈彦广,等;《过程工程学报》;20151031;第15卷(第5期);第897页第4.2节,图10 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105713048A (zh) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. A Pd/monolayer titanate nanosheet with surface synergetic effects for precise synthesis of cyclohexanones
CN106179421B (zh) 硫化物催化剂的制备及其在木质素转化中的应用
CN105646159B (zh) 一种利用甘蔗渣木质素制取酚类化合物的方法
CN103357424B (zh) 一种用于甲苯及其衍生物选择性氧化的光催化剂
CN110028389B (zh) 一种木质纤维素催化加氢制备多元醇和芳香化合物的方法
CN106010617B (zh) 一种生物质与塑料废弃物热解定向制备芳烃的方法
CN103936097A (zh) 一种钙钛矿/多糖复合光催化剂降解甲基橙的方法
CN107243342B (zh) 一种负载型催化剂及其制备方法和应用
CN104177218B (zh) 一种从环己酮副产物x油中回收主要组分的方法
Wang et al. Photocatalytic C− H activation and C− C coupling of monohydric alcohols
Wang et al. Production of aryl oxygen-containing compounds by the pyrolysis of bagasse alkali lignin catalyzed by LaM0. 2Fe0. 8O3 (M= Fe, Cu, Al, Ti)
Gong et al. High-efficient and recoverable Mo72V30@ Fe3O4/C catalyst for oxidation of hydroxyfurfural
Jiang et al. Chemical catalytic upgrading of polyethylene terephthalate plastic waste into value-added materials, fuels and chemicals
CN105713048B (zh) 一种木质素催化转化生产芳香族化合物的方法
CN107253904B (zh) 一种木质素降解的方法
Brombilla et al. Biochar derived from yerba-mate (Ilex paraguariensis) as an alternative TiO2 support for enhancement of photocatalytic activity toward Rhodamine-B degradation in water
KR101305907B1 (ko) 구아이아콜로부터 고수율의 바이오연료를 제조하는 방법
CN105481655A (zh) 核壳催化剂将甘蔗渣木质素转化为酚类化合物的方法
CN101632942B (zh) 金属卟啉功能化聚4-乙烯基吡啶-苯乙烯复合交联微球催化剂及其制备方法
CN106629594A (zh) 一种高性能氢化镁可逆制氢体系及制氢方法
CN104177447B (zh) 一种碳基固体酸催化木质素降解制备酚类化学品的方法
CN105541559B (zh) 钙钛矿类氧化物催化木质素生产芳香基含氧化合物的方法
CN104876894A (zh) 环氧丙烷chppo装置副产过氧化二异丙苯dcp的方法
CN101147872A (zh) 甲醇脱氢制无水甲醛工业催化剂的制备方法
CN105693473A (zh) 核壳催化剂催化氧化木质素制取芳香基含氧化合物的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180213

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee