pdc催化剂在离子液体中对木质素的催化活化研究

《pdc催化剂在离子液体中对木质素的催化活化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据学校代码：10225学号：S15171学位论文Pd／C催化剂在离子液体中对木质素的催化活化研究指导教师姓名：申请学位类别：论文提交日期：授予学位单位、：一刘亮方桂珍教授硕士2015年4月东北林业大学专业领域：林产化学加工工程论文答辩日期：2015年6月授予学位日期：2015年6月答辩委员会主席：论文评阅人：圣多厶栉素大学万方数据IIIIIIIllllllllllllllllllJlllllllllllllllllY2992277UniversityCode：10225RegisterCode：S1

2、5171DissertationfortheDegreeofMasterTheactivationoflignininionicliquidwithPd／CascatalystCandidate：LiangLiuSupervisor：GuizhenFangAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：Dateof0ralExamination：University：ChemicalProcessingEngineeringofForestProductsJune，20

3、15NortheastForestryUniversity万方数据摘要本课题承蒙国家自然科学基金(31170542)基金资助，特致殷切谢意。木质素是芳香族的天然高分子化合物，具有芳香族化合物的特性。天然木质素的活性基团含量较高，比较活泼，但工业木质素经过化学处理，反应活性降低，特别是工业碱木质素，甲氧基含量高，羟基含量低下，分子量分布不均等问题严重限制了木质素的应用。研究能够有效提高工业碱木质素反应活性，改善其分子量分布的催化剂是实现木质素应用的途径之一。本文以金属Pd，离子液体，碳磺酸等为催化剂，对工业

4、碱木质素进行催化活化作用研究，以羟基含量和分子量及其分布为指标，评价催化效果，采用¨C．NMR碳谱和二维HSQC核磁共振谱对催化作用前后的木质素化学结构进行表征，探索反应机制。最后研究了木质素的抗氧化性能。研究结果如下：以HN03．H202处理活性炭载体，以甲醛为还原剂，采用浸渍法制备了Pd／C催化剂，对催化体系进行表征，考察其对碱木质素改性的催化作用。研究结果表明，用硝酸预处理，H202进行活化后，活性炭羧基含量1．31mmol／g，较原料提高6倍；通过原子吸收光谱(AAS)、扫描电子显微镜(SEM)、

5、X射线衍射(xI①)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征，结果显示：Pd负载量为2．9％，呈圆球状均匀分布在载体表面；以面心立方结构形式存在，主要为还原态Pd，说明还原态Pd是催化的主要物种。反应后碱木质素总羟基、酚羟基和醇羟基含量分别提高了158．74％，4．2l％和255．96％；反应后碱木质素重均相对分子质量减小，数均相对分子质量降低，分散度降低。¨C．NMR碳谱和二维HSQC核磁共振谱研究表明Pd／C催化剂能够有效促进木质素中紫丁香基向愈创木基结构单元的转化。以H2为还原剂，探索碱木质素在

6、离子液体氯化(1．丁基一3．甲基咪唑)([Bmim]C1)溶液中活化作用，考察反应时间，反应温度，[Bmim]C1浓度对反应结果的影响。实验得最佳反应条件为：反应时间4h，温度90。C，[Bmim]Cl浓度9wt％，在此条件下总羟基含量提高了87．20％，酚羟基提高了16．30％，醇羟基提高了56．64％，表明【Bmim]Cl／H2还原体系对碱木质素有一定的活化效果，对于羟基含量的提高比较理想。13C-NMR碳谱和二维HSQC核磁共振谱研究表明[Bmim]Cl能够降低木质素的分子量，降解主要反生在侧链上，

7、分散度有所增大。对紫丁香基向愈创木基结构单元的转化没有贡献。以落叶松木粉为原料，制备了碳磺酸，以其为载体制备Pd／碳磺酸催化齐lJ(Pd／C．S03H)，评价其在离子液体[Bmim]C溶液中对木质素的高压加氢作用。对催化体系进行表征：Pd／C．S03H表面酸密度为3．81mmol／g，并且主要以．S03H形式存在。SEM图片显示了载体及催化剂表面形貌，碳基固体酸保留了落叶松木的基本结构，表面负载有1．73％的金属Pd。反应前后木质素总羟基、酚羟基和醇羟基均有明显提高，其中总羟基提高1．86倍，酚羟基提高0

8、．49倍，醇羟基提高2．70倍，分子量明显降低，分散系数减万方数据摘要小。Pd／C—S03H催化木质素能够促使紫丁香基结构单元向愈创木基结构单元转化。对反应前后木质素的抗氧化性进行评价。催化后的木质素在抗氧化性能与木质素原料相差不大，这是由于催化体系并没有有效提高酚羟基的含量。木质素的抗氧化性能呈现一定的浓度依赖性，均随着浓度增大而提高，低于同浓度下BHT的抗氧化能力。关键词碱木质素，Pd／C，离子液体[Bmim]C1，碳磺酸