木质素催化解聚的研究进展

木质素是一种芳环结构来源丰富且价格低廉的可再生资源。从木质素出发催化解聚制备单酚类高附加值精细化学品和芳香烃烷烃等高品位生物燃料,可以部分替代以化石燃料为原料的生产过程,是生物质资源全组分高效综合利用的重要组成部分。在木质素催化解聚方法中,催化氢解可以直接将木质素转化为低氧含量的液体燃料,在生物燃料利用方面展现出巨大的潜力。本文详细总结了木质素的催化解聚方法,从催化剂类型、溶剂种类、反应机理及催化剂循环使用性等方面介绍了国内外的主要研究进展,着重阐述了木质素催化氢解方法。最后总结了当前木质素催化解聚过程中存在的难题,并对未来的技术发展提出了建议和展望。     

木质素催化解聚的研究进展

木质素是一种芳环结构来源丰富且价格低廉的可再生资源。从木质素出发催化解聚制备单酚类高附加值精细化学品和芳香烃烷烃等高品位生物燃料,可以部分替代以化石燃料为原料的生产过程,是生物质资源全组分高效综合利用的重要组成部分。在木质素催化解聚方法中,催化氢解可以直接将木质素转化为低氧含量的液体燃料,在生物燃料利用方面展现出巨大的潜力。本文详细总结了木质素的催化解聚方法,从催化剂类型、溶剂种类、反应机理及催化剂循环使用性等方面介绍了国内外的主要研究进展,着重阐述了木质素催化氢解方法。最后总结了当前木质素催化解聚过程中存在的难题,并对未来的技术发展提出了建议和展望。     

木质素制备生物液体燃料进展

木质素中含有丰富的芳环结构,可以作为可持续再生的原料用于生产高值能源及化工品。但由于木质素结构复杂,现阶段用于制备生物液体燃料仍处于探索阶段。本文首先介绍了木质素通过催化热解、催化氢解、催化氧化3种解聚方式制备生物液体燃料的进展,分析了当前解聚产物存在低碳原子数、高氧含量的不足而导致其难以投入生产使用的现状,指出应通过C—C偶联方法（包括羟醛缩合、烷基化反应、寡聚反应以及Diels-Alder 反应）增加产物碳原子数、使用加氢脱氧（hydrodeoxygenation, HDO）工艺以降低产物氧含量,从而实现由木质素制备高密度生物液体燃料。最后对当前木质素制备高密度燃料所面临的挑战以及未来研究趋势进行了总结与展望,指出构建高效催化体系,耦合解聚、C—C偶联和HDO过程,将是该领域未来研究重点。     

木质素的催化加氢转化

木质素是来源于木质纤维素的一种重要的可再生生物质资源,可用于制备化学品和燃料。由于木质素本身结构的复杂性和稳定性使其难以有效利用。目前大量的制浆和造纸工业的木质素没有得到有效利用,大部分用于燃烧供能,并且造成了一定程度的环境污染。为了保护环境、实现可持续发展,催化转化木质素制备高附加值化学品成为了研究的热点。木质素转化的研究众多,但是进展依然相对缓慢。目前主要的转化方法包括碱催化解聚、酸催化解聚、热化学转化、加氢处理解聚、氧化解聚等。由于加氢处理解聚木质素可以获得低聚木质素、酚类等有价值的化学品和制备烃类燃料,是目前研究的热点和最有效的方法之一。但是,催化剂失活和解聚产物产率不高等依然是需要进一步解决的问题。基于此,梳理了近年来木质素加氢处理主要的催化体系和相关结果,提出了尚待解决的问题,以期为今后建立有效的木质素解聚体系并实现其高值化利用的相关研究提供参考。     

木质素的催化加氢转化

木质素是来源于木质纤维素的一种重要的可再生生物质资源,可用于制备化学品和燃料。由于木质素本身结构的复杂性和稳定性使其难以有效利用。目前大量的制浆和造纸工业的木质素没有得到有效利用,大部分用于燃烧供能,并且造成了一定程度的环境污染。为了保护环境、实现可持续发展,催化转化木质素制备高附加值化学品成为了研究的热点。木质素转化的研究众多,但是进展依然相对缓慢。目前主要的转化方法包括碱催化解聚、酸催化解聚、热化学转化、加氢处理解聚、氧化解聚等。由于加氢处理解聚木质素可以获得低聚木质素、酚类等有价值的化学品和制备烃类燃料,是目前研究的热点和最有效的方法之一。但是,催化剂失活和解聚产物产率不高等依然是需要进一步解决的问题。基于此,梳理了近年来木质素加氢处理主要的催化体系和相关结果,提出了尚待解决的问题,以期为今后建立有效的木质素解聚体系并实现其高值化利用的相关研究提供参考。     

木质素解聚和液相催化降解研究进展

木质纤维生物质作为地球上最丰富的可再生资源, 不仅储量巨大而且在利用过程中具有碳平衡的显著优势, 已逐渐成为最具发展前景的可再生能源之一。木质纤维中的木质素是自然界最大且唯一的可再生芳香族化合物原料, 在生物质燃料转化, 尤其是解聚生产苯系化工产品等领域具有极为重要的作用和意义。本文在简述木质素化学结构的基础上, 综述了近年来木质素高温热解聚, 生物酶解聚, 催化热解聚, 光催化解聚和溶剂热解聚等解聚方法, 深入分析了液相催化过程中酸、碱催化体系, 加氢和氧化催化体系的机理及优缺点, 总结了现阶段木质素解聚方法中存在的问题, 并对未来的发展方向进行了展望。     

氧化氨解木质素化学结构特性的研究

对麦草和木材碱木质素氧化氨解反应产物的化学结构进行研究。结果表明 ,反应产物中有羧基产生 ;芳环的破坏主要发生在升温阶段。在木质素的部分芳环被氧化断裂的同时还发生了脱甲氧基反应。硝基苯氧化降解的结果表明 ,木材和麦草碱木质素分别有近 1 /2和 2 /3的未缩合单元被破坏。     

木质素水热解聚研究进展

木质素是由苯丙烷单元通过C-C键和醚键连接而成的天然高分子材料,结构中含有大量的芳香基以及甲氧基、酚羟基、醇羟基、羰基、醛基等基团,是自然界唯一能提供可再生芳香化合物的非石油资源,其如何被有效利用一直受到人们的关注,尤其是通过化学解聚的方法将木质素转化为化工单体:以代替石油基产品是近年来木质素开发利用的研究热点。基于木质素的结构,从木质素的水热解聚出发,综述了木质素在酸催化水热解聚、碱催化水热解聚及其它介质中水热解聚的研究进展,对其存在问题和解决方法进行了合理分析,并对未来木质素水热解聚的发展方向进行了展望。     

木质素模型化合物热解芳环转化机理研究

本文以苯酚、愈创木酚、紫丁香酚为木质素模化物,对木质素热解过程中芳环的转化过程进行研究分析,利用在线气相色谱对木质素模型化合物的热解产物进行检测分析。根据产物分布分析可知,芳烃并不能直接由木质素中固有的芳基结构直接形成;木质素热解过程中,酚类化合物的芳环首先发生破裂生成短链烃和一氧化碳等无机气体,短链烃发生再聚合形成芳烃类化合物。     

木质素氧化解聚制备芳香醛研究进展

木质素作为自然界最丰富的芳香族化合物资源，通过可控的氧化解聚方式得到小分子芳香醛类化合物是实现木质素高附加值利用的重要途径。芳香醛作为重要的食用及日化香料、医药中间体、大宗化学品，目前主要通过石油化工产业链生产，以木质素生产芳香醛是具有重要研究意义和应用潜力的可再生资源利用途径。本文综述了国内外有关木质素制备芳香醛的最新研究进展，包括化学氧化解聚、电化学解聚、光催化解聚和生物催化解聚；对不同方法制备芳香醛的转化率和产率进行了对比，基于不同的解聚工艺与催化体系的特点进行评述与分析，展望未来木质素生产芳香醛的研究方向，以实现木质素的高值化利用。得出多方法耦合催化是可能进一步提高木质素生产芳香醛转化率与选择性的有效策略。     

木质素电氧化降解的研究

研究了电氧化降解过程中木质素磺酸盐的分子结构、功能团、分子量和表面活性的变化。结果表明,电氧化过程中木质素磺酸盐中的芳环被打开,-SO3H含量和表面活性降低,-COOH含量和分子量先增加后降低。     

六元氮杂芳环构建方法及含能材料合成研究

综述了吡啶,哒嗪、嘧啶、吡嗪环、三嗪以及四嗪等六元氮杂芳环骨架构建方法,探讨了相应的六元氮杂芳环环化反应机理,概述了典型含能材料的物化与爆轰性能;重点从合成角度总结了缩合反应与环加成反应在构建六元氮杂芳环结构中的应用,讨论了在相应氮原子中心位点实现氮氧化或氮氨化反应的方式。其中,六元氮杂芳环氮氧化片段的引入主要包括两类途径：一是以氧化剂与氮杂芳环中氮原子中心发生反应,形成N-氧化物片段;另一类是利用环化反应,将相应的氮氧双键等结构转化为N-氧化物片段。附参考文献91篇。     

PMS催化氧化解聚α-O-4模型化合物的研究

木质素是重要的天然可再生芳香族化合物,是潜在的化石燃料替代者,是新型能源和芳香原料的来源。首先制备了催化剂g-C₃N₄和NC-800,并利用XRD、XPS、SEM、N₂-TPD等表征方法对其进行表征。以过一氧硫酸盐(PMS)为氧化剂,在g-C₃N₄和NC-800的催化下解聚α-O-4型木质素模型化合物4-苄氧基苯酚。研究了催化剂在不同温度、时间下对4-苄氧基苯酚的解聚历程,结果表明,催化剂的比表面积越大、石墨N质量分数越高,模型化合物的解聚速率越高。提出了PMS氧化解聚α-O-4型木质素模型化合物的反应机理：活性氧自由基攻击模型化合物形成各种自由基,自由基进一步氧化形成单体产物。     

木质素结构及其催化转化方法的研究进展

木质素是自然界目前唯一由芳香结构组成的最丰富的可再生能源,其化学结构使得木质素非常适合生产芳香类化合物。目前,对木质素的研究主要集中于利用催化转化方法生产高附加值的化学品和生物油方面。本文介绍了木质素的基本结构及其催化转化制备化学品的方法及研究现状。最后,指出目前催化转化过程中存在的一些问题,并对未来发展进行了展望。     

木质素的降解及其应用概述

木质素是木质纤维素的主要成分,是目前自然界中芳环含量最多且能代替化石燃料的可再生资源,具有巨大的潜力,可作为生产生物基产品的原料。但由于木质素复杂的高分子结构,这种芳香生物聚合物的高值化利用成为一大难题。针对这一难题,如何降解木质素是一项很有意义的研究工作,其中通过催化降解可以得到较高产率的产品。本文综述了木质素的催化降解方法,主要包括氧化法、还原法、氧化还原中性法等,以及木质素在高分子材料、防晒产品、造纸工业等方面的实际应用,并对木质素的应用前景进行了展望。     

用于木质素解聚反应的光催化材料应用研究进展

木质素是一种重要的生物质资源和可再生资源,利用光催化技术解聚木质素,为解决目前存在的能源短缺问题提供了一条潜在途径。本文主要综述了过渡族金属氧化物、硫化物、复合催化剂等多种光催化材料作用于光解聚木质素的催化性能,分析了催化解聚过程中可能的高附加值产物和中间产物,为今后木质素光催化解聚的研究提供了方向性指导。     

水相中合成木质素环氧树脂及其在木材胶黏剂中的应用

以木质素为原料,在水相中合成一种适用于木材胶黏剂的木质素环氧树脂。为了考察木质素环氧化反应条件对木质素环氧树脂的羟基和环氧基的影响,以及对胶合板的胶合强度的影响,采用FT-IR和31PNMR对木质素环氧树脂结构进行表征,并用TG和DTG对木质素环氧树脂的热稳定性进行分析。结果表明,环氧化反应主要发生在酚羟基上,在反应过程中,相比环氧氯丙烷,NaOH的加入量对木质素环氧树脂结构和胶合板的胶合强度影响更大。随NaOH加入量增加,木质素环氧树脂中环氧基团逐渐增多,胶合板的胶合强度呈现先升高、后降低的趋势。当木质素的羟基与NaOH摩尔比为1:1时,由木质素环氧树脂制得的胶合板胶合强度达到最大,湿强度达1.61 MPa,超过国家标准II类板的要求(≥0.7 MPa)。采用扫描电镜研究了黏接机理,发现环氧化程度提高时,固化后的木质素环氧树脂的结构更加稳定且致密,导致胶合板的胶合强度也提高。但过高的环氧化程度会增大胶黏剂的粒径,导致胶黏剂与木板不能形成更好的机械互锁结构,从而降低胶合板的胶合强度。还进一步简化了木质素环氧树脂木材胶黏剂的合成工艺,使环氧化反应后的体系无需处理即可直接应用于木材胶黏剂,减少了胶合板生产工艺流程。此外,经过30天的储存期,胶黏剂黏合强度没有明显下降。通过与商业脲醛树脂木材胶黏剂对比,其黏接强度可以达到商业脲醛树脂的水平。     

钙钛矿催化有机物转化研究进展

简要介绍了钙钛矿的结构,综述了钙钛矿在催化有机物转化方面的应用,着重介绍了钙钛矿在催化甲烷转化、VOC氧化、以合成气为原料制备高级醇和木质素转化方面的应用,并对钙钛矿作为催化剂在未来的发展前景进行了展望。     

木质素及其模型化合物(C-O)催化转化的研究进展

为了提高木质素转化率,明确木质素解聚历程,选取模型化合物作为反应底物,通过研究反应过程中模型化合物键价断裂情况。本文结合国内外的研究,总结了木质素及其模型化合物催化解聚情况。为提高木质素转化率及产物选择性提供理论依据。     

离子液体[BMIm]Cl中H_2O_2改性碱木质素的结构及热稳定性

采用等体积质量分数30%的H2O2溶液和离子液体[BMIm]Cl的混合液对提取自造纸黑液的碱木质素氧化改性后,清液加水再生,所得氧化改性碱木质素结构上发生解聚和活化,热稳定性显著降低。FT-IR分析表明,改性后碱木质素发生了部分解聚并仍保留着木质素的主要官能团结构,且邻位二取代酚类结构含量增多;XRD分析表明,改性后杂质盐被脱除,晶体衍射强度减弱,碱木质素解聚使有机结构复杂性增强,其紫丁香基结构经氧化降解产物类似2,6-二羟基苯甲酸结构;由SEM分析可知,碱木质素团聚结构由氧化改性前的杂乱紧簇晶体状转变为改性后较为规则的层状叠加结构,颗粒粒径则大幅减小。而TG/DTG/DTA分析发现氧化改性后的碱木质素热分解温区收窄为533—649 K,最大分解速率加快1倍,969 K时总质量损失率上升约15%。研究表明,经离子液体[BMIm]Cl中H2O2氧化改性后的碱木质素,降低了其在材料合成和热解制备化学品的工艺操作条件,可进一步拓展其在化工产品中的应用。