負載型鉬基催化劑催化木質(zhì)素液化研究.pdf

1、木質(zhì)素是自然界中唯一可直接提供芳環(huán)的可再生能源，有效降解木質(zhì)素制備高品質(zhì)的精細有機化學品和清潔的生物油是木質(zhì)素高效利用的重要途徑。本文首先利用傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）、熱重（TG）和元素分析對木質(zhì)素的基本屬性進行了表征，采用三種利用熱分析獲取動力學參數(shù)的方法（Kissinger（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Coats-Redfem法，計算了木質(zhì)素熱分解反應(yīng)的活化能E，并進行比較；制備了MoO3/5A和M

2、oO3/ZSM-5催化劑，用X射線衍射儀（XRD）、物理吸附儀、FTIR和掃描電子顯微鏡（SEM）等對制備的催化劑進行了表征；利用高壓釜研究了木質(zhì)素的催化液化，重點以MoO3/ZSM-5為催化劑考察了孔徑、溫度和負載量對木質(zhì)素催化加氫液化的影響；利用FTIR和氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS）對液化產(chǎn)物進行了詳細分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素中含有大量的甲氧基結(jié)構(gòu)（-OCH3）及愈創(chuàng)木基苯丙烷（G型）結(jié)構(gòu)單元。熱分解動力學參數(shù)因處理方法而異，用

3、 KAS法和FWO法得出的結(jié)果較為接近。而Coats-Redfem法得到的木質(zhì)素在主要熱解階段時可由一段一級反應(yīng)方程描述，三種不同升溫速率活化能的平均值為32.98 kJ/mol。5A是典型的微孔結(jié)構(gòu)，在2θ為18.63°和27.28°為MoO3的特征衍射峰，而ZSM-5-38是介孔結(jié)構(gòu)，且多為類球型狀，顆粒尺寸分布也比較均勻，具有典型的 MFI分子篩外形。負載 MoO3后兩種分子篩的比表面積下降，在952和808 cm-1分別出現(xiàn)Mo

4、=O和Mo-O鍵伸縮振動吸收峰，表明MoO3可高效的負載在兩種載體上。
　　溫度是影響木質(zhì)素液化的主要因素，當初始氫氣壓力為2 MPa，溫度為310℃，反應(yīng)時間為75 min，催化劑的使用量為10％時MoO3/5A催化木質(zhì)素液體產(chǎn)物的產(chǎn)率達到最大值為34.51%（daf）。當用介孔ZSM-5-38、反應(yīng)溫度為290℃和催化劑的負載量為13%時得到的液體產(chǎn)物的產(chǎn)率達到最大值為45.05%（daf）。比較兩種催化劑可以知道可能是載體

5、ZSM-5與 MoO3發(fā)生了協(xié)同效應(yīng)，使得液體產(chǎn)物產(chǎn)率增加，為更加有效的利用木質(zhì)素提供了可能。
　　木質(zhì)素液化液體產(chǎn)物中主要由酚類、酯類和醇類等含氧化合物主成。酚類化合物種類及含量最多，主要為含甲基和乙基苯酚衍生物及木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)單體，其來源主要是Cα/Cβ、Cβ/Cγ或著是α-O-4和β-O-4的斷裂。在MoO3/5A催化液化的液體產(chǎn)物中只發(fā)現(xiàn)了愈創(chuàng)木酚一種木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單體，而在MoO3/ZSM-5催化液化的液體產(chǎn)物中三種單體都有，