[发明专利]甘蔗渣木质素催化解聚制取芳香基含氧化合物的方法

说明书

本发明涉及的是甘蔗渣木质素催化解聚制取芳香基含氧化合物的方法，这种甘蔗渣木质素催化解聚制取芳香基含氧化合物的方法：一、纳米层状NiMgFe水滑石的制备：二、利用NiMgFe纳米层状复合金属氧化物固体碱催化解聚甘蔗渣木质素制取芳香基含氧化合物；三、催化解聚反应后离心分离出反应后残渣和水滑石，得到液相粗产品；四、液相粗产品经萃取分离后，通过旋转蒸发仪除去萃取剂得到纯液相产物，该产物为芳香基含氧化合物。本发明利用共沉淀水热合成法制备的纳米单层状水滑石类催化剂，对甘蔗渣木质素具有较高的催化活性，甘蔗渣木质素解聚率可达90%以上。

技术领域

本发明涉及甘蔗渣木质素高效催化转化与资源化利用领域，具体涉及一种利用纳米单层状NiMgFe水滑石催化解聚甘蔗渣木质素制取芳香基含氧化合物的方法。

背景技术

在自然界中，木质素是除了纤维素外第二大生物质，据统计每年再生的木质素可达5.0×10¹⁰吨。由于其分子结构中具有酚羟基、醛基、羧基等含氧官能团，使其成为一种具有生产芳香基含氧化合物的可再生资源。制糖工业中产生大量的甘蔗渣废弃物，主要用作燃料等，由于其氧含量较高，其热量值较低，直接燃烧造成了甘蔗渣资源的严重浪费。通过化学转化方法，将甘蔗渣分离出纤维素，可用于发酵制备乙醇，用于作为车用汽油的调和组分，而剩余的甘蔗渣木质素由于物理结构复杂和化学性质稳定，很难直接转化利用。因此，开辟甘蔗渣木质素高效催化转化制备高附加值化学品新途径对实现甘蔗渣木质素的髙值化和资源化利用具有重要的意义。

目前木质素的转化利用方法包括热解、生物化学和催化转化等。而催化转化具有较高的转化率和产物选择性，是木质素利用最具有前景的一种方法。在转化过程中木质素分子结构中的酚、醇、醚等基团容易发生随机断键，生成小分子产物，产物种类较多，开发高活性和高选择性催化剂，可以通过选择性活化、断裂某一类化学键，实现选择性催化制备某一类化学品，提高其经济性，有望实现木质素环境友好型转化利用。

公开号CN 102875343 A的中国发明专利提供了一种以浸渍法制备负载型固体酸分子筛催化剂催化降解木质素制备芳香醛化合物的方法，但该过程对木质素转化率较低，产物选择性有待进一步提高。公开号为CN 102476980 A的中国发明专利以钨为主要活性组分和以镍、钴、钌、铱、钯、铂、铜、铁等过渡金属为第二种金属活性组分的催化剂，在极性溶剂体系中进行加氢催化木质素转化芳香族化合物，该方法过程清洁，但操作复杂，且需要加氢，成本加高。公开号为CN 106632515 的中国发明专利申请以离子液体为催化剂，在惰性气体条件下催化降解醇体系中木质素，该方法工艺操作简单，离子液体可回收重复利用，但木质素降解率较低不足30%。

发明内容

本发明的一个目的是提供甘蔗渣木质素催化解聚制取芳香基含氧化合物的方法，这种甘蔗渣木质素催化解聚制取芳香基含氧化合物的方法用于解决甘蔗渣废弃物利用效率较低的问题，通过化学方法将其转化为芳香基含氧化合物等高附加值化学品，实现废弃物资源化和高值化利用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种甘蔗渣木质素催化解聚制取芳香基含氧化合物的方法：

一、纳米层状NiMgFe水滑石的制备：

（1）分别配制浓度为0.05-2mol/L的Ni(NO₃)₂溶液、Mg(NO₃)₂溶液、Fe(NO₃)₃溶液，并混合均匀，使混合后的溶液中Ni/Mg摩尔比为1:10-10:1，其中Fe在NiMgFe三种金属中的摩尔分数为1-40%；

（2）向上述混合后的溶液中添加溶液总体积1-30%的共溶剂，共溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丁二醇、己二醇、丙三醇、己六醇、淀粉中的一种或几种；

（3）将0.1-3mol/L NaOH溶液逐滴加入到步骤（2）得到的混合液中，使得溶液pH值为9-12停止滴加，得到混合均匀的料液；