[发明专利]一种可回收的钯基催化剂在木质素加氢降解中的用途

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，公开了一种可回收的钯基催化剂在木质素加氢降解中的用途。该用途的具体步骤是将钯基催化剂Pd‑Fe₃O₄与木质素模型化合物2‑苯乙基苯基醚混合，加入甲醇于高压反应釜内，随即加入一定压力的氢气，升温，搅拌，用冰水降温，反应完成后通过磁铁吸附钯基催化剂，过滤即可回收催化剂。本发明使用钯基四氧化三铁催化剂相比使用其他的贵金属催化剂，具有制造方法简便，反应应用低能耗，材料获取简单，能进行高效降解木质素，其木质素模型化合物的产率高达99％，并且催化剂稳定性高，具有可回收等特点。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，特别涉及一种可回收的钯基催化剂在木质素加氢降解中的用途。

背景技术

木质素作为木质纤维素材料的第二大成分，是一种可再生和可持续生成的天然聚合物，是继纤维素后自然界含量第二多的天然有机物，具有很大的潜在能源应用价值。目前每年年产量将近2000万吨，具有很大的经济市场应用价值，目前主要的利用方式是降解焚烧产生热能和电能等，用于其他目的的木质素少于5％，这显然不符合与当前的环境质量匮乏和环境污染严重等发展形势。从木质素的化学结构来看，木质素是由三种苯丙烷(愈创木基、紫丁香基、对羟基苯基)单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子，其丰富的苯丙烷结构，是当前的化工以及石油能源行业丰富的材料储备，如果天然木质素可以分解成小分子单元，木质素可以成为有价值芳香化学品的重要来源。由于木质素的复杂无序的化学结构，使其的降解过程非常的复杂，目前还没有研究出其精确的降解过程，苯丙烷单元之间的相互连接是各种醚键和碳碳单元间键。在结构单元之间的联系中，β-O-4醚键占据了大部分的连接，其在软木木质素中占50％，在硬木中占60％。因此，如何完全切割β-O-4键木质素降解的关键点。而目前贵金属催化剂是目前选择性断裂木质素的最佳选择，其在醚键的断裂具有很高的选择性，所以如何发明一种高效高选择性催化木质素的催化剂迫在眉睫。

在木质素的各种降解方式中，其中氢解是复合当时环境资源匮乏的发展形势的，是一种相对环保的降解方式。在木质素的氢解过程中，通常使用金属催化剂来提高氢解的选择性并降低反应活化能。在相比与Ni，Ru，Pt基催化剂中，其相对的高效的加氢能力，使非均相Pd基催化剂体系被认为是用于木质素模型化合物和木质素的β-O-4键氢解的有效催化剂。然而这种催化剂的缺点主要是钯金属非常的稀有且昂贵，钯催化剂难以在反应后分离和再循环。因此，从成本和效率的角度来看，避免反应过程中的Pd浸出并增加使用催化剂的循环时间是非常重要的。如何发明一种Pd基催化剂可满足高反应效率的要求，同时也满足无Pd的浸出和回收困难等问题对于当今如何运用木质素来说是非常重要的。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明的目的在于提供一种可回收的钯基催化剂在木质素加氢降解中的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种可回收的钯基催化剂在木质素加氢降解中的用途，包括以下操作步骤：将钯基催化剂Pd-Fe₃O₄与木质素模型化合物2-苯乙基苯基醚混合，加入甲醇于高压反应釜内，随即加入一定压力的氢气，升温，搅拌，用冰水降温，反应完成后通过磁铁吸附钯基催化剂，过滤即可回收催化剂。

所述钯基催化剂Pd-Fe₃O₄与2-苯乙基苯基醚的比例按照以下摩尔质量比1mmol：(10mg～100mg)，所述2-苯乙基苯基醚与甲醇的比例按照以下摩尔体积比为1mmol:(5ml～100ml)，加入氢气的压力0.5Mpa～4Mpa，搅拌的转速500rpm～1200rpm，升温至温度100℃～220℃，反应的时间1h～12h。

所述木质素加氢降解后乙基苯产率达到81.5％～99.2％，苯酚产率达到81.8％～99.3％；所述催化剂的回收率为97.5％～99.2％。