纤维素催化加氢的研究

论文摘要

纤维素是生物圈中最丰富的可再生的生物资源,有效利用纤维素能带来巨大的经济效益和社会效益。但是纤维素结构复杂稳定,降解纤维素的方法有不少缺陷,因此纤维素迄今还不能完全被利用作为化学资源。开发一种新的绿色且转化率高的方法来充分利用纤维素资源是一项重大的挑战。乙二醇是重要的化工产品,广泛用于聚酯、化妆品和炸药等众多领域。利用纤维素制备乙二醇具有重要的意义。研究了Pt/C、Pd/C、Ru/C和Rh/C几种催化剂对纤维素催化加氢反应的催化活性,结果表明Pt/C催化剂的催化活性和对目的产物的选择性最好。制备了以Pt为催化活性组分,以活性炭、Si02、Al-MCM-41为催化剂载体的负载型催化剂,结果表明在纤维素加氢反应中以活性碳为载体的Pt/C催化剂的催化活性和对目的产物的选择性最好。以Pt/C为催化剂,研究了纤维素催化加氢的反应条件如反应温度、氢气压力、反应溶剂、反应时间等对反应转化率和产物选择性的影响。适宜的反应条件为：·纤维素0.1 g, Pt/C催化剂0.03 g,10 mLH20,反应温度250℃,H2压力4 MPa,反应时间为2 h。研究了超声波预处理纤维素后对纤维素催化加氢反应的催化活性的影响,考察了超声时间和超声温度对纤维素转化率和纤维素的影响,并选定超声波预处理条件为：以Pt/C为催化剂,在超声时间20 min,超声温度为80℃的条件下,研究了纤维素催化加氢的反应条件如反应温度、氢气压力、反应时间等对反应转化率和产物选择性的影响。结果表明纤维素的转化率有明显的提高,而目的产物乙二醇的选择性却没有明显的变化。预处理的适宜条件为：超声时间20 min,超声温度为80℃,适宜的反应条件为：纤维素0.1 g,Pt/C催化剂0.03 g,10 mLH20,反应温度250℃,H2压力4 MPa,反应时间为2h。在此适宜的条件下,纤维素的转化率为89.13%,乙二醇的选择性为66.82%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 纤维素的来源及利用的意义
• 1.1.1 纤维素的来源
• 1.1.2 生物质能源综合利用的意义
• 1.1.3 纤维素综合利用的意义
• 1.1.4 纤维素催化加氢的意义
• 1.2 纤维素的结构和性质
• 1.2.1 纤维素的化学组成
• 1.2.2 纤维素的结构
• 1.2.3 植物纤维素的性质
• 1.2.4 植物纤维素的预处理
• 1.3 纤维素的利用方法
• 1.3.1 酶降解法
• 1.3.2 酸降解法
• 1.3.3 碱降解法
• 1.3.4 超临界水法和热水解法
• 1.3.5 催化加氢法
• 1.4 纤维素催化加氢的研究现状
• 1.5 本文目的
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 纤维素的超声波预处理
• 2.4 催化剂的制备
• 2.5 催化剂的活性评价
• 2.6 产物分析
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 未预处理纤维素的催化加氢研究
• 3.1.1 几种催化剂的催化活性的比较
• 3.1.2 催化剂载体对反应的影响
• 3.1.3 溶剂对催化剂活性的影响
• 3.1.4 温度对催化剂活性的影响
• 2压力对催化剂活性的影响'>3.1.5 H₂压力对催化剂活性的影响
• 3.1.6 时间对催化剂活性的影响
• 3.1.7 小结
• 3.2 超声波预处理纤维素的催化加氢研究
• 3.2.1 超声处理工艺条件对纤维素催化加氢性能的影响
• 3.2.2 反应条件对纤维素催化加氢性能的影响
• 3.2.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录:产物分析方法的确定
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果