多級孔HUSY分子篩催化(半)纖維素水解至糖的研究.pdf

1、隨著化石資源的日益消耗,人們越來越重視利用可再生資源來代替化石資源。自然界中普遍存在、可再生的生物質(zhì)資源是重要的替代資源之一,如何高效利用其主要成分纖維素、半纖維素是一個亟待解決的問題。(半)纖維素的水解產(chǎn)物——糖,能進一步轉(zhuǎn)化為生物燃料和其它一系列高附加值化學品,是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的重要平臺分子。因此,水解(半)纖維素到糖是目前研究生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一個重要方向。
　　 沸石是一類具有高比表面的多孔固體材料,由于其獨特的擇形催化效應(yīng)

2、和較高的熱穩(wěn)性,被廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。但其微孔尺寸較小,大分子在其中存在較大的傳質(zhì)阻力,在生物質(zhì)大分子轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用還較少。本文以HUSY及改性的HUSY分子篩為研究對象,考察其在(半)纖維素水解中的催化性能。根據(jù)(半)纖維素分子體積較大和酸催化(半)纖維素水解反應(yīng)機理,對HUSY分子篩的孔結(jié)構(gòu)和酸性進行調(diào)變。孔結(jié)構(gòu)調(diào)變是采用酸處理的方法在原有微孔的基礎(chǔ)上引入大量介孔,制備出多級孔HUSY分子篩,以改善其傳質(zhì)效果;酸性調(diào)變是在多級

3、孔HUSY分子篩上嫁接磺酸基團,以提高其酸性。
　　 論文首先考察了酸處理制備多級孔HUSY分子篩所需的酸濃度、處理時間和溫度,并對制各的多級孔HUSY分子篩進行了XRD、XRF、FTIR、NH3-TPD、N2物理吸附等表征。結(jié)果顯示:酸處理可以有效地在HUSY分子篩上引入介孔,且酸濃度對多級孔HUSY分子篩性質(zhì)的影響最為顯著。將不同多級孔HUSY分子篩用于半纖維水解反應(yīng)時發(fā)現(xiàn),使用0.2M草酸85℃處理4h所得的多級孔HUSY

4、分子篩做催化劑,半纖維素水解總還原糖收率最高。使用該催化劑,進一步優(yōu)化了半纖維素水解反應(yīng)條件,發(fā)現(xiàn)催化劑、半纖維素、水質(zhì)量比為1:1:100,140℃反應(yīng)6h,還原糖收率達到61.3％。其次,當使用具有強酸性的磺化多級孔HUSY分子篩催化半纖維素水解時,還原糖收率進一步提高,催化劑、半纖維素、水質(zhì)量比為1:2:200,140℃反應(yīng)9h,還原糖收率為78%。最后,將磺酸化多級孔HUSY分子篩用于催化具有水解抗性的纖維素水解反應(yīng),結(jié)果也表明