SnOx/γ-Al2O3催化剂制备及其在生物质降解中的催化作用研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:seedvs18606
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生物质是丰富的可再生资源,可以替代化石资源来可持续的生产化学品和能源,同时减少了在利用化石资源过程中产生的温室气体对环境的影响。本文以SnOx/y-Al2O3为催化剂,探讨了其对不同生物质原料的降解作用,并对催化剂的制备条件和反应条件进行了探讨和优化,主要内容包括:(1)在优化载体的基础上,采用浸渍沉淀法制备了不同SnOx负载量的SnOx/y-Al2O3,考察了SnOx的负载量对催化微晶纤维素转化活性和产物分布的影响。结果表明微晶纤维素转化率和乳酸甲酯收率随SnOx负载量的增加而增加,当Sn的负载量为6.75wt%时,催化微晶纤维素在无水甲醇中240℃反应10h,微晶纤维素转化率达82%,乳酸甲酯收率达28.1%。采用X射线光电子能谱法(X2S)对催化剂进行表征,结果表明催化剂的主要活性成分为SnO或SnO2。对不同载体和不同Sn负载量的催化剂的酸性进行吡啶吸附红外光谱(Py-IR)分析,研究表明中等强度的Lewis酸(L酸)有利于乳酸甲酯的生成,而Bronsted酸(B酸)则有利于生成乙酰丙酸甲酯。对反应温度、溶剂中水含量、助催化剂碳化钨等对催化反应效率的影响也进行了分析。(2)应用优化催化剂条件制备的SnOx/y-Al2O3进行了不同生物质原料的催化降解。结果表明:180℃反应10h时,该催化剂催化马铃薯淀粉转化的主要产物为甲基葡萄糖昔,其收率达53.78%,仅有3.74%的乳酸甲酯生成,催化蔗糖、葡萄糖和果糖则产生较多的乳酸甲酯,收率分别为16.44%、15.92%和16.96%,也有部分甲基葡萄糖苷产生,其收率分别为11.64%、16.33%和8.91%。催化主要成分为淀粉的生物质原料葛根产生甲基葡萄糖苷的量为0.57g/g。催化反应产生甲基葡萄糖苷的最佳温度为180℃,降低温度则原料转化率和甲基葡萄糖苷的收率都降低,继续升高温度,甲基葡萄糖苷的量随温度的提高而减少,到240℃时无甲基葡萄糖苷生成,高温有利于生成乳酸甲酯。该催化剂催化烟梗末、甘草、甘蔗渣和稻草等含纤维素的原料在不同温度下的转化得到了类似的规律,但因为纤维素的结构较稳定,且原料中所含纤维素量不多,故该催化剂催化此类生物质的催化活性不高。
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