[发明专利]一种催化解聚木质素的方法

说明书

本发明提供了一种催化解聚木质素的方法，包括以下步骤：采用催化剂催化解聚木质素；所述催化剂为层状固体酸催化剂。本发明采用层状固体酸催化剂催化解聚木质素，木质素转化率较高，反应完全，且反应所使用的层状固体酸催化剂可循环使用，该方法还可获得较高的液态燃料组分产率。本发明的催化剂与解聚产物分离简单，环境友好，对建立可持续的能源体系和保护生态环境具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及生物质催化转化技术领域，尤其涉及一种催化解聚木质素的方法。

背景技术

木质素是一种具有三维网状结构的无定型天然高分子化合物，由苯丙烷基基本单元组成，主要存在于木质组织中，是组成植物的主要成分。同时，在木质纤维素中，木质素的含量约占15％～25％，但是它所蕴含的能量却占到了将近40％。因此，随着化石能源的日益减少，木质素已经受到了越来越多的关注。

木质素作为一种具有三维网状结构的天然芳香高聚物，主要是由松柏醇、芥子醇和对羟基香豆醇三种基本单元通过碳碳键和醚键连接而成，因此可以通过解聚木质素来获取多种高附加值的化合物。

目前，每年造纸业产生的木质素可达到5000万吨，这些废液产生的木质素的不合理利用已经给环境造成了巨大的污染。近年来已经有许多的研究者使用水解法、氢解法和热解法等多种热化学方法来催化解聚木质素制取高附加值的化合物和液态燃料，各种各样的催化剂已经用于木质素的催化解聚。但上述方法存在反应条件苛刻，产物收率低等问题。

木质素制备液态燃料近年来也获得了快速发展，但产率较低，且解聚条件苛刻，产物复杂，分离和提纯困难，难以产业化。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种催化解聚木质素的方法，具有较高的转化率。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种催化解聚木质素的方法，包括以下步骤：

采用催化剂催化解聚木质素；

所述催化剂为层状固体酸催化剂。

本发明以生物质基木质素为底物，避免了使用化石基产品，不仅有效实现了资源的有效利用，同时也减轻了环境问题，绿色可持续。本发明对所述木质素的来源并无特殊限定，可以通过本领域技术人员熟知的方法获得，例如造纸木质素、玉米芯水解木质素、从桉树中稀酸水解木质素、从松木中有机溶剂法得到的木质素，从杏壳中有机溶剂法获取的木质素等。

本发明采用的层状固体酸催化剂，具有热稳定性高，可重复使用性好等优点，且层状催化剂所具有的特定的层状结构可以使木质素这种大分子充分地与催化剂接触，且层间分布的B酸可以促进木质素的解聚，进而提高了反应的转化率。同时与产物分离简单，环境友好。

具体为采用催化剂，在溶剂中对木质素进行催化解聚。

所述层状固体酸催化剂为质子交换后的金属氧化物，具体为HTaMoO₆，HNbMoO₆，HTaWO₆，HNbWO₆和HTiNbO₅中的任意一种或多种。

本发明对上述层状固体酸催化剂的制备方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的方法。

优选按照以下方法制备：

按照分子式，将钽源、铌源、钨源、钼源和钛源中的一种以上，优选选取两种，与锂源混合，研磨均匀，煅烧，然后用质子酸进行酸交换，过滤，干燥，得到所述层状固体酸催化剂。

本发明对所述煅烧的具体方式不进行限定，本领域技术人员熟知的方法即可。所述煅烧的温度优选为300～1000℃；更优选为550～900℃；最优选为580～900℃。所述煅烧时间优选为5～80h；更优选为20～72h；最优选为24～72h。