木质素基酚类化合物加氢脱氧制取碳氢燃料

木质素是生物质中碳资源密度最高的组分.木质素到高品质液体燃料的转化主要通过其解聚的单环酚类化合物经加氢脱氧工艺来实现.来源于木质素的酚类化合物的加氢脱氧产物一般为C6~C10之间的碳氢化合物,与现有的商品汽油组分碳数分布一致,是理想的交通替代燃料.酚类化合物的加氢脱氧研究近年来发展迅速,文献报道数量激增.本文对硫化态Mo基催化剂、贵金属催化剂及非硫化非贵金属催化剂作用下单环酚类化合物的加氢脱氧反应特性分别进行了回顾,对典型酚类模型化合物在催化反应机理进行了简述,并对载体材料在加氢脱氧过程中的作用进行了介绍.随后,在此基础上总结了当前酚类化合物加氢脱氧过程中的难点,并对下一步的技术发展方向进行展望.     

Ti掺杂SBA-15负载Ni基催化剂用于木质素衍生物定向加氢脱氧转化

本研究通过在SBA-15分子筛骨架内掺杂Ti物种并负载Ni纳米颗粒合成了“金属-酸”双功能催化剂(Ni/Ti-SBA-15)。Ti的掺杂不仅提高了催化剂酸性位点的数量,还促进了Ni纳米颗粒在载体上的高度分散。在绿色、温和条件下实现了香兰素到2-甲氧基-4-甲基苯酚(MMP)高效转化,目标产物选择性高达96.46%。此外,Ni/Ti-SBA-15催化剂价格低廉,制备工艺简单,这项工作为制备廉价高效催化剂提供了新的思路,有利于实现生物质衍生物的绿色、低成本升级转化。     

酚类化合物催化加氢的研究进展

酚类化合物是羟基与苯环上的碳原子直接相连的芳烃,苯酚类产品源于石油,产量大,价格低廉,其苯环经加氢后可生成相应的环己酮或环己醇类衍生物被广泛应用,所以对于酚类化合物催化加氢具有非常深远的意义.本文作者分别对苯酚、烷基苯酚、氨基苯酚、对苯二酚的催化加氢的研究进展进行了综述,对酚类化合物加氢催化剂的研究方向进行了展望.     

Ni-Cu-Ru/HZSM-5催化木质素生物油加氢脱氧制芳香烃的研究（英文）

木质素所得生物油（LDB）成分相对复杂对其后续利用产生巨大挑战。本研究以LDB为原料,在超临界乙醇条件下（320℃,14 MPa）,以NaOH和负载金属（Ni、Cu和Ru）共同改性的HZSM-5为催化剂制备富含芳香烃的生物油。结果表明,脱硅处理后负载Ni、Cu和Ru三种金属制得的Ni-Cu-Ru/DeHZSM-5催化剂表现出最佳的催化活性,其中,提质油（UBO）中芳香烃的相对含量达到28.95%。此外,结合GC-MS分析结果,提出了愈创木酚、丁香酚和甲基愈创木酚潜在的加氢反应路径。LDB在Ni-Cu-Ru/DeHZSM-5的催化加氢作用下,提质生物油（UBO）的收率可达到80.40%,能量回收率达到96.32%。在催化加氢过程中主要发生了脱甲氧基化反应和脱水反应。相比于LBD,UBO的热值提高了19.80%,达到35.22 MJ/kg,且其含水量、黏度和酸值等性能均有显著改善。具有微介孔结构及Ni、Cu和Ru负载共同修饰的Ni-CuRu/DeHZSM-5催化剂有利于提升芳香烃的收率。     

木质素及其模型化合物的加氢脱氧反应研究进展

随着化石能源的不断枯竭,以及所产生的环境问题-温室效应及其高硫含量引起的酸雨,迫使人类寻找新型替代能源.在众多可再生能源中,生物质因其碳中性,易获取,作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源,正日益受到重视.全球每年生物质产出高达1.7×1011t,其中,含75%的碳水化合物如纤维素、甲壳素和淀粉,20%木质素,其他占     

木质素降解模型化合物愈创木酚及苯酚原位加氢制备环己醇

以Raney Ni为催化剂,研究了甲醇水相重整制氢与木质素降解模型化合物愈创木酚／苯酚加氢的耦合反应.考察了反应前冷压、反应温度、反应时间、物料配比等条件对木质素降解模型化合物原位加氢反应性能的影响,并对影响机制进行了讨论.结果表明,在反应温度为220 ℃、反应前冷压0 MPa(表压)、物料比水／甲醇／模型化合物为20∶5∶0.8的条件下,反应7 h后愈创木酚转化率与环己醇选择性分别达99.00％和93.74％,反应12 h后苯酚的转化率与环己醇选择性分别达90.50％和99.29％.采用原位加氢反应,木质素降解的酚类模型化合物转化率和选择性明显优于外部供氢反应的转化率和选择性,同时,避免了外部供氢反应存在的氢气制备、储存、传输及加氢条件苛刻等问题,为木质素解聚产物制备化工品提供了新思路与实验基础.     

复合氧化物负载的Ni基催化剂上愈创木酚加氢脱氧性能

分别以Al₂O₃-SiO₂,Al₂O₃-TiO₂,TiO₂-SiO₂和TiO₂-ZrO₂双金属氧化物为载体研究Ni基催化剂的愈创木酚加氢脱氧性能. 重点考察了催化剂载体、溶剂种类、反应温度和压力对愈创木酚转化率及产物选择性的影响,并对催化剂的抗积碳性能、重复利用性能和愈创木酚加氢脱氧反应机理进行了探讨. 通过BET（Brunauer-Emmett-Teller）比表面积、X射线衍射（XRD）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）等表征手段对催化剂的比表面积、物相结构、表面酸性、可还原性能进行了表征. 结果表明,Ni/TiO₂-ZrO₂催化性能相对较优. 在300 ℃、初始氢压4 MPa、以十氢萘为溶剂的最佳反应条件下,愈创木酚的转化率为100%,环己烷选择性高达86.4%. 该催化剂还具有抗积碳性能,反应后的催化剂上仅检测到3.2%（质量分数）的积碳量.     

微波辅助高效降解木质素转化酚类化合物的研究进展

木质素作为自然界中丰富的可再生芳香族聚合物,可用于生产高附价值的酚类化合物,木质素降解已引起了各界越来越广泛的兴趣,为了高效降解木质素以获得酚类化合物更高得率,各种技术被广泛运用在木质素降解的研究中,其中微波辅助高效降解技术因更具优势而备受关注,微波降解木质素具有环境友好、高效快速、节能省电、易控制、安全、选择性强等特点。为了解微波辅助高效降解木质素转化酚类化合物的现状,并预测未来发展方向,本文在综述其研究进展的基础上,着重回顾了微波辅助高效降解技术的机理、特点及优势,考察了微波辅助条件下不同催化剂高效降解木质素的效果,介绍了微波辅助高效降解与其他物质偶联降解木质素的方法以及效果,同时综述了降解产物的分离检测方法、特点以及优势与应用前景,最后以此为依据,展望微波辅助高效降解木质素转化绿色化学品研究的未来发展方向。     

生物油中酚类化合物加氢脱氧催化剂研究进展

随着化石能源日益匮乏,生物质热裂解制备生物油广受关注.然而,生物油中含有大量酚、呋喃、醛、酮等含氧化合物,含氧量高达50%,导致其热值低、化学稳定性差等,因而阻碍了它的广泛应用,必须对其进行加氢脱氧精制降低含氧量.在生物油中众多含氧化合物中,酚羟基氧被认为是最难被脱除的.对酚类含氧化合物加氢脱氧催化剂及反应进行了简单综述,并提出了如何进一步提高催化剂性能的有效方法.     

ZnCl2催化木质素磺酸盐加氢液化的溶剂效应

选用ZnCl₂为催化剂在高压反应釜中进行加氢液化反应,利用GC-MS和红外光谱技术,研究溶剂极性及供氢能力对木质素磺酸盐液化产率及产物的影响。产率分析表明,极性溶剂有利于木质素液化转化,供氢溶剂有利于提高轻馏分产率,水溶剂条件下木质素液化转化率最高,甲醇溶剂体系条件下轻馏分产率最高,相对最低液化转化率及轻馏分产率的1,4二氧六环溶剂体系分别提高2.0倍和1.9倍。GC-MS分析表明,中等极性溶剂有利于中间产物溶解稳定,供氢溶剂四氢萘通过释放氢自由基结合稳定中间产物。乙醇溶剂条件下中间产物相对含量是48.76%,相对最低含量水溶剂体系提高2.2倍。红外光谱分析表明,醇类溶剂参与反应,焦油产物羟基峰强度增强。     

Pd掺杂Fe催化剂上愈创木酚加氢脱氧理论研究

通过密度泛函理论(DFT)计算研究了愈创木酚在Fe(211)表面上的吸附活化行为和加氢脱氧(HDO)反应性能.讨论了Pd的掺杂和H_2O~*的参与对Fe催化剂活性和选择性的影响.计算结果表明,通过苯环水平吸附在催化剂表面的愈创木酚的稳定性高于仅通过羟基的垂直吸附构型,这有利于苯环, C_(Ar)-OCH_3键和O-CH_3键的活化.在Fe(211)表面上,愈创木酚通过脱甲基再加氢生成邻苯二酚在动力学上比通过脱甲氧基生成苯酚和通过脱羟基生成苯甲醚更有利. Pd掺杂对愈创木酚的吸附稳定性影响较小(0.05 eV),但增加了其加氢脱氧反应的活化能垒,抑制了C_(Ar)-OCH_3, O-CH_3和C_(Ar)-OH键的断裂以及随后加氢生成苯酚,邻苯二酚和苯甲醚的反应过程.在Fe(211)表面上, H_2O~*通过与-CH_3形成氢键作用(H-bonding机理)对反应产生影响,从而降低了愈创木酚脱甲基和脱甲氧基反应的活化能垒.在Fe(211)-1Pd表面上, H_2O~*通过H转移参与反应(H-shuttling机理),促进了愈创木酚向邻苯二酚和苯酚产物的转化,并提高了加氢脱氧反应对苯酚的选择性.     

酚类衍生物催化加氢合成酮和醇的研究进展

正酚类衍生物是生物质木质素的模型化合物,也是煤焦油中的重要馏分和废水中的有害物质,通过酚类衍生物催化加氢可以制备环己酮和环己醇,产物环己酮和环己醇(KA油)是合成纤维尼龙6及尼龙66的单体己内酰胺和己二酸的重要原料,同时也是医药、染料等精细化学品的重要中间体[1].因此,酚类衍生物催化加氢制备环己酮和环己醇具有重要的科学意义和应用前景[2-3].目前,生物圈含木质素3×1010t左右,每年再生2×1010t.木质素也     

镍基催化剂：制备及水相催化糠醛加氢脱氧反应性能

以SiO₂-Al₂O₃、γ-Al₂O₃为载体采用浸渍法制备了不同负载量的镍基催化剂,以XRD、H₂-TPR、NH₃-TPD与低温N₂吸附等技术对催化剂特性进行了表征,并进行了水相催化糠醛加氢脱氧实验研究以制备以C₅为主要成分的生物汽油。重点考察了催化剂的镍负载量、载体种类及反应温度对糠醛转化率、目标产物C₅选择性的影响,并对催化剂的重复利用性能和糠醛水相加氢脱氧反应机理进行了探讨。结果表明,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化性能明显优于Ni/γ-Al₂O₃。在140 ℃、氢冷压3.0 MPa的优化反应条件下,14wt% Ni/SiO₂-Al₂O₃催化糠醛反应的转化率为63%,C₅选择性高达93%。升高反应温度可以提高糠醛的转化率,但反应产物的选择性降低。催化剂在第3次重复使用时糠醛的转化率明显降低,催化剂表面有明显的残留有机聚合物和积碳,达到25wt%左右。     

La-Ni-Mo-B非晶态催化剂的制备及其苯酚加氢脱氧催化性能

以NaBH4为还原剂采用化学还原法制备出La-Ni-Mo-B非晶态催化剂,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征,研究了助剂La对Ni-Mo-B催化剂催化性能的影响.结果显示,加入适量助剂La能显著减小催化剂粒径,增加Ni0含量,促进Mo6+还原生成Mo4+,但过量La会覆盖Ni0和Mo4+的活性位点.催化剂的高加氢活性主要归因于其非晶态结构和高Ni0含量,高脱氧活性主要归因于其高Mo4+含量.在苯酚的加氢脱氧(HDO)反应中,La-Ni-Mo-B非晶态催化剂催化苯酚HDO反应主要按照加氢-氢解的路径进行的,显著降低了产物中芳烃含量.通过优化反应条件,催化苯酚的转化率和脱氧率都可达到99.0%.高温下La-Ni-Mo-B非晶态催化剂失活的主要原因是非晶态结构的破坏.     

Co/Al2O3催化褐煤衍生模型化合物的加氢脱氧制单体烃类化合物

以钴铝类水滑石(CoAl-LDH)为前驱体,经焙烧和氢气还原制备了Co/Al2O3催化剂.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了前驱体及催化剂的理化性质.以2-萘基醚为褐煤模型化合物,考察了Co/Al2O3催化其加氢脱氧制单体烃的性能.结...     

MOFs衍生炭负载的钴基催化剂的廉价制备及其CO加氢催化性能

以对苯二甲酸（H₂BDC）为配体、乙酸钴为Co源、水作溶剂,通过共沉淀法合成了金属有机框架材料（Co-BDC MOFs）;以其为前驱体分别在乙炔和氩气氛下采用化学气相沉积法制备了核壳结构Co@C催化剂。结合XRD、氮吸附、SEM、TEM、XPS、TGA和Raman光谱等手段对Co@C催化剂的结构和组成进行了表征,考察了该催化剂在费托合成反应中的活性及稳定性。结果表明,炭化气氛对炭层结构的石墨化程度有较大影响,而对金属Co核的物相结构和粒径影响较小;乙炔气氛有助于形成多孔的石墨炭壳,从而促进烃链的生长,Co@C-C₂H₂催化剂上的C₅₊烃产物选择性高达82.66%,反应过程中催化剂物相由单相金属Co转变为金属Co与Co₂C的混合相,且无失活现象发生,表明Co₂C具有较高的费托反应催化活性。     

催化一步转化木质素单体为苯酚:建立木质素到高附加值化学品的通道（英文）

木质素是地球上产量最大的芳香类有机高分子,其有效转化利用在近年来备受关注.催化降解木质素制备酚类单体在过去十年取得了长足进步,目前已开发出氢解、水解、热解、氧化、光解等一系列方法.通过加氢脱氧法可以将木质素的降解产物转化为烃类燃料,但该过程耗氢量大,并且芳香环在加氢气氛下被破坏.另一个可能的应用是将木质素衍生物进一步转化为高附加值的芳香族化合物,但解聚产物成分复杂,成为木质素高效转化为单一高附加值化学品的瓶颈.在加氢条件下,木质素解聚产物主要为酚类混合物,多在羟基临位带有一至两个甲氧基,并在对位带有C2或C3的取代基(多为烷基).针对这一结构特点,我们设计了新反应路径,通过分别去除甲氧基和烷基得到苯酚.该过程保留了苯酚的基本结构而将其他取代基去除,原理上可以有效的将木质素降解的混合物转化为单一产物苯酚.通过催化剂的筛选和优化,Pt/C催化剂对脱甲氧基显示出最好的活性和选择性,在400°C,常压下脱除效率80%.在流动气氛下连续工作4 h,Pt/C催化剂无失活迹象.H-ZSM-5为最有效的脱烷基催化剂,最优效率83%左右.H-ZSM-5在反应过程中逐渐失活.通过热重差热及红外光谱分析,失活主要原因为积碳.在400°C空气中煅烧后,催化剂可以再生.通过简单的物理混合,Pt/C和H-ZSM-5一步将木质素单体转化为60%的苯酚,显示了该方法直接转化木质素到高附加值苯酚的巨大潜力.这是同时将木质素中甲氧基、烷基选择性脱除的首例报道.经过估算,从原生木质素出发,通过加氢解聚,耦合本文开发的一步脱甲氧基、烷基路径,可将木质素转化为约25%的苯酚.木质素中的甲氧基、烷基将分别转化为甲醇和烯烃,提高了木质素碳资源的利用效率.     

四氯化碳液相催化加氢反应动力学的研究

氯氟烃的生产工艺中 ,甲烷氯化生产甲烷氯化物是其中重要的一步 ,因此必然伴有大量的四氯化碳生成。由于氯氟烃和四氯化碳的臭氧破坏系数(ＯＤＰ)值比较高[1] ,为了保护人类赖以生存的环境 ,根据“蒙特利尔公约”规定 ,我国目前已经禁止出口四氯化碳 ,对氯氟烃的出口也采取了许可证制度 ,并进行限制生产 ,准备逐步淘汰 ,因此对于大量四氯化碳和氯氟烃的处理成了人们普遍关注的一个重要问题。目前把大量的四氯化碳和氯氟烃转化为相应消耗臭氧指数较低的化合物则是比较现实的途径 ,选择性催化加氢脱氯就是其中一种有效的方法。四氯化碳催化加…     

超临界甲醇中Ce/Cu/Zn/Al催化木质素制备酚类化合物的研究

采用共沉淀法制备Ce/Cu/Zn/Al催化剂,并将其应用于超临界甲醇中木质素的催化液化.考察单因素条件对木质素转化率和生成酚类的影响,得到最佳反应条件:反应温度320℃,反应时间120 min,催化剂用量150 mg,初始压力2 MPa,木质素的转化率达到67.33%,酚类产率达到30.84%.同时,以苯酚及愈创木酚为模型物,比较有无催化剂对液化产物分布或选择性生成的影响. Ce/Cu/Zn/Al催化剂的加入促进了甲醇的重整及其与模型化合物苯酚、愈创木酚的烷基化反应,从而生成了大量的烷基苯酚.