【摘 要】
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本论文研究了水热条件下不同种类的碱催化剂对纤维素的催化降解反应。实验中首先使用ZnO-ZrO2固体碱催化剂来对纤维素进行降解,其降解产物主要为葡萄糖、果糖、5-羟甲基
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本论文研究了水热条件下不同种类的碱催化剂对纤维素的催化降解反应。实验中首先使用ZnO-ZrO2固体碱催化剂来对纤维素进行降解,其降解产物主要为葡萄糖、果糖、5-羟甲基糠醛、糠醛以及纤维低聚糖等。结果表明,在200℃下反应6 h后,5-羟甲基糠醛的最高产率达到10.05%, 纤维素的转化率在210℃时达到最大为81%。对ZnO-ZrO2固体碱催化剂进行结构表征后发现,其最高的NH3-TPD脱附峰出现在192℃左右,在纤维素的碱催化降解中能表现一定的酸性；在XRD谱图中ZnO-ZrO2显示的四方晶型结构在纤维素的催化降解过程中也发挥着重要作用。 由于原纤维素中结晶区的存在,使固体碱催化剂的催化效果受到了限制。为此我们提出了一种复合碱预处理和水热降解的实验工艺来对纤维素进行碱催化降解。 实验中选择NaOH溶液为碱性溶涨介质,在室温下将纤维素浸泡其中进行预处理。在预处理过程中,由于OH-离子的渗透作用,纤维素会发生润涨从而使得其结晶度下降,结构变得松散。预处理后的纤维素经减压过滤除去过量的碱液,随后将其直接用于水热降解。在纤维素中残留有微量的碱液,在水热降解过程中就能促进纤维素的催化降解。实验结果表明,纤维素经过浓度为3mol/LNaOH溶液的预处理后,在210℃下水热降解30小时可以得到乳酸产率39.54%,甲酸产率21.85%,乙酸产率3.07%。在论文中,讨论了纤维素碱催化降解生成乳酸、甲酸、乙酸的反应机理。
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