纤维素水解研究进展

近年来纤维素的有效降解和转化问题已成为制约木质纤维素生物质有效利用的主要瓶颈之一。纤维素降解和转化方法的研究已成为当今科技界的一大研究热点,它对解决当前的资源、能源和环境问题都具有重要意义。将纤维素水解为葡萄糖等糖类物质是纤维素利用的重要途径。本文详细综述了目前有关纤维素水解的各种方法和相关研究进展。     

稀土元素对磷钼钒杂多酸催化氧化活性的影响

讨论了镧的置換度和稀土元素对含氧有机化合物在杂多酸催化剂上的氧化反应的影响,并与催化剂的结构进行了关联。镧的引入不影响氧化脱氢反应,而明显削弱插入氧反应。其它稀土元素的影响与镧相同。     

钼钒磷杂多酸的合成及催化性能研究

Three heteropoly acids containing different amounts of V and Mo have been prepared by multi-step method. The methed was simple, economic in raw materials’ cost, and with relatively higher yield. ICP, TGA, Potentiometric Titrations, Infrared, XRD and ⁵¹V NMR characterizations revealed that the compounds synthesized in present work had Keggin structure. The catalytic performance of the heteropoly acids obtained for the direct hydroxylation of benzene to phenol was also investigated, 26% phenol yield with more than 90% selectivity was obtained.     

磁性碳基磺酸化固体酸催化剂的制备及其催化水解纤维素

以纤维素和硝酸铁为原料,发烟硫酸为磺酸化试剂,采用热解法合成了磁性碳基磺酸化固体酸催化剂(Fe/C-SO3H).利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪和振动样品磁强计(VSM)等手段对催化剂进行了表征,评价了催化剂在纤维素水解反应中的催化活性.结果表明,Fe是以γ-Fe2O3的形式存在于碳本体中,催化剂呈现超顺磁性.对于纤维素的水解反应,在优化条件下,纤维素的转化率可达40.6%.此外,催化剂可稳定分散于反应体系中,并在外加磁场作用下可快速与反应体系分离.但催化剂重复使用时催化活性有所下降,其失活原因经初步认定是由于表面部分磺酸基团在反应过程中脱落.     

磷钼钒杂多酸催化苯制苯酚的研究

将磷钼钒杂多酸应用于以过氧化氢作氧化剂,冰醋酸作溶剂的苯一步氧化制苯酚反应中,分别考察了杂多酸、过氧化氢和冰醋酸的用量,以及反应温度和反应时间等因素对苯制苯酚反应的影响,并通过单因素实验方法确定了较为适宜的工艺条件.     

钼多金属氧酸盐催化微晶纤维素水解制备葡萄糖的研究

合成了8种基于Mo₈O₂₆的钼多金属氧酸盐,采用红外(FT-IR)和核磁共振(NMR)对其结构进行表征,并将其应用于催化纤维素水解。以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂进行微晶纤维素(MCC)水解反应,考察催化剂及其用量、反应温度、反应时间等条件对水解反应的影响。研究结果表明,本文所制备的钼多金属氧酸盐对微晶纤维素水解反应均具有较好的催化活性。在微波辅助加热条件下,当催化剂[(CH₃)₄N]₄Mo₈O₂₆用量为10 wt%,在170 ℃反应20 min时,纤维素可完全转化,微晶纤维素TRS和葡萄糖收率最高分别为84.5% 和41.5 %。     

钒钼磷杂多酸催化苯直接羟化为苯酚的动力学研究

以钒钼磷杂多酸作为催化剂,用紫外可见分光光度法研究了过氧化氢直接将苯氧化羟基化为苯酚反应的动力学行为。结果表明,该氧化羟化反应速率对底物苯、氧化剂和催化剂都是一级反应,反应的活化能为57.73kJ.mol-1。本文推测了杂多酸配合物催化苯氧化羟化为苯酚反应的过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好地解释了实验结果。     

氧化镁负载磷钼钒杂多酸催化剂的结构和催化性能

采用乙醇溶液中浸渍的方法制备了氧化镁负载的磷钼钒酸铜(Cu₂PMo₁₁VO₄0)催化剂,考察了正己醇选择氧化生成正己醛的催化反应性能.催化剂的IR,XRD,UV-DRS,NMR,DTA-TG和比表面积等测试结果表明,Cu₂PMo₁₁VO₄0在氧化镁表面单层分散,形成缺位型Keggin结构.反应后催化剂表面分散状态及结构未发生明显改变,Keggin型对称结构有所恢复,形成活化状态的缺位型Keggin结构.     

N-叔丁基-α-苯基硝酮对纤维素超临界乙醇液化产物分布的影响

以N-叔丁基-α-苯基硝酮(PBN)为自由基结合剂,采用间歇式高温高压反应釜对玉米秸秆纤维素进行超临界乙醇液化,考察PBN用量(浓度)和反应温度(活性)对纤维素液化产物及生物油中主要化合物分布的影响。结果表明,在320℃,仅有超临界乙醇作用,生物油收率为37.17%,挥发分收率高达50.08%;随着PBN用量增加到0.4 g,生物油收率最高提升至48.35%,挥发分最低下降到35.65%。在超临界乙醇和PBN作用下,随着反应温度从250℃升高至340℃,纤维素转化率从23.10%急剧增加至88.92%,生物油收率从19.18%上升到最高48.35%(320℃)后略有下降,挥发分也从6.03%急剧上升至50.28%。GC-M S结果显示,酯类、酮类、烃类、醇类、酸类及苯类化合物是生物油的主要成分,各组分的最高相对含量分别为27.91%、15.77%、13.44%、12.42%、16.07%、19.81%。实验结果证实了PBN对纤维素超临界乙醇液化产物及生物油组分分布产生了较明显的影响,尤其能通过与含苯基、乙基等活性碎片结合促进挥发分与生物油之间的转化,且PBN用量及液化温度的改变可以促使生物油中主要化合物发生不同程度的相互转化。     

钼钨钒磷杂多酸稀土衍生物的合成、表征及催化性质

报道了通式为K     

有机金属钼催化下的甲基萘氧化反应

本文研究了在液相条件下用有机金属钼作均相催化剂,叔丁基过氧化氢作氧化剂,把甲基萘氧化成甲基萘醌的反应。讨论了溶剂、催化剂、反应温度、氧化剂与甲基萘的配比以及萘环上不同取代基对反应的影响,     

纳晶纤维素的功能化及应用

纳晶纤维素(NCC)是一种由价廉的可再生原料制备得到的棒状纳米材料。NCC表面存在的羟基使其可直接进行化学修饰,也可作为生物模板组装负载无机纳米粒子,这赋予了NCC更多的功能。本文对NCC表面组装负载无机纳米粒子的研究进行了重点归纳。NCC具有独特的尺寸结构,优异的强度性质和物理化学性质,毒性较低,没有明显的环境问题,在众多领域有重要的应用价值。本文全面阐述了NCC在复合增强、绿色催化、光电材料、酶固定化、抗菌和医用材料、生物传感器、荧光探针和药物释放等方面的应用,并对其稳定性、相容性和毒性等实际应用性能进行了相应的探讨。     

蔗渣纤维素黄原酸酯的制备及稳定性研究

以甘蔗渣为原材料,于20％(wt)的NaOH溶液中碱化24 h,在碱性条件下加入用量为0.5 mL/g的CS2,在30℃反应2.5 h,合成了蔗渣纤维素黄原酸酯(BCX);并对其合成条件进行了优化,对其处理重金属离子的效果进行了评价.研究结果表明,BCX对重金属废水中的Ni2+、Cu2+、Zn2+、pb2+的去除率均在...     

部分水解聚丙烯酰胺浓度对结构形貌的影响

本文用原子力显微镜(AFM)研究了不同浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液在云母片上成膜后的结构形貌。浓度不同,AFM下观察到的结构形貌差别很大。50ppm和1000ppm的HPAM在云母片上成膜后不能形成规则的排列,而100ppm的HPAM在云母片上成膜后形成规则的排列,但不同位置处的排列不同,500ppm的HPAM在云母片上成膜后可形成树枝生长的分形结构。     

水在纤维素水凝胶中的存在状态及对纤维素结晶的影响

制备了高度水合状态的纤维素凝胶, 研究了水在凝胶中的存在状态及其对纤维素结晶的影响. 结果表明, 水在纤维素水凝胶中存在非冻结水、 可冻结水和自由水3种状态. 非冻结水饱和含量为一般纤维素吸附水中不可冻结水的5倍以上, 高达1.6 g/g. 纤维素在水合状态下结晶受到抑制, 随着水含量的减小, 结晶会趋于完善. 在环境温度下, 当纤维素中只存在非冻结水时, 其与纤维素分子链间氢键作用力不稳定, 对纤维素结晶抑制作用较弱, 纤维素结晶比较完善, 导致纤维素断裂时表现为脆性断裂. 水介质的引入有望为纤维素的利用开发提供一种新的思路.     

煤化程度对煤基固体酸结构及其水解纤维素性能的影响

利用煤具有缩合芳环、脂肪侧链及含氧官能团的结构特点,采用不同煤化程度的煤为碳源,在不同炭化温度下制备了煤基固体酸催化剂（CSA）。通过XRD、FT-IR、¹³C NMR对催化剂结构进行了表征。以还原糖和葡萄糖的产率为考察指标,探讨了煤化程度和炭化温度对煤基固体酸非均相催化水解纤维素的影响。结果表明,煤作为碳源具有传统碳源所不具备的结构优势,煤基固体酸碳层片上除含有磺酸基、酚羟基和羧基外,还含有传统碳基固体酸不具备的桥键（-O-、-CH₂-）和侧链（-CH₃、-OCH₃、-CH₂CH₃）。除磺酸基外,其余均由煤的结构演化而来。随着炭化温度的升高,催化剂的芳香度增大、活性基团的种类和数量减少、磺酸基密度逐渐下降,且随着煤化程度增加,煤基固体酸结构可调性降低,所需要的最佳炭化温度也逐渐降低。不同种类的煤基固体酸在水解纤维素过程中表现出了较高的活性,其中,霍林河煤基固体酸的活性最高。水解活性受催化剂芳香片层大小及堆叠高度、片层之间桥键和磺酸基密度等因素的影响,是众多活性基团协同作用的结果。     

溶剂及凝胶浴对硝酸纤维素膜结构的影响

利用丙酮(AC)、二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲基亚砜(DMSO)三种不同溶剂制备硝酸纤维素铸膜液。考察了溶剂的性质及凝胶浴组成对膜结构的影响,利用扫描电镜表征了膜的表面及截面结构,通过成膜过程的热力学和动力学分析解释了不同膜结构的形成原因。结果表明:溶剂的种类及凝胶浴中溶剂的含量对膜结构的影响很大,其变化规律也是不同的。     

Keggin结构磷钼钨杂多酸的合成及其催化氧化燃油超深度脱硫的研究

以一种新型简便的低温酸化-醚萃取法制备了一系列Keggin结构磷钼钨杂多酸催化剂,其结构和组成经FT-IR, XRD和XRF表征,并对其进行催化氧化脱硫性能研究。结果表明,控制酸化溶液pH、采用低的滴加温度是实现钼钨比可控、合成具备Keggin结构的磷钼钨杂多酸催化剂的关键。以双氧水为氧化剂,考察磷钼钨杂多酸催化剂对模拟汽油中的噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的氧化性能。研究发现,随着杂多酸钼钨比的增加,催化氧化脱硫活性呈先增加后降低的趋势,其中,H₃PMo_6.1W_5.9O₄₀杂多酸的催化氧化脱硫性能最优,对废机油裂解得到的汽柴油中噻吩类有机硫的完全转化时间为12 h。     

磷钼蓝光度法测定酸性甘油溶液中1,3-二羟基丙酮

提出了酸性甘油溶液中1,3-二羟基丙酮(DHA)的光度测定的方法.简述了光度法测定DHA的原理,讨论了影响DHA测定的因素和规律.质量浓度在0.60 g·L-1以内,煮沸时间15 min,显色剂用量为2 mL,吸光度与质量浓度呈线性关系.校准曲线回归方程为Y=2.308 X-0.025 9,r=0.995 8,共存的甘油醛、甘油酸、羟基丙酮酸等物质对DHA的测定基本无干扰.