Ni-W_2C催化葡萄糖氢解制备低碳二元醇反应机理研究

采用HPLC、LC-MS、GC-MS等分析手段对不同工艺条件下Ni/W_2C催化葡萄糖加氢转化的中间产物及终产物进行定性定量分析,研究了葡萄糖加氢转化过程的反应机制和历程。研究发现:葡萄糖加氢转化过程中同时平行发生了加氢、异构和逆向羟醛缩合(氢解)三类反应;葡萄糖发生加氢反应能够得到六元醇且其不会再进一步转化,发生逆向羟醛缩合反应主要生成乙二醇(C_2产物),发生异构反应则可生成果糖,其进行逆向羟醛缩合的产物则为1,2-丙二醇和甘油(C_3产物);高浓度葡萄糖条件下,其异构产物果糖发生脱水反应生成的5-HMF浓度过高发生聚合,进而导致结焦。根据葡萄糖加氢转化的反应网络,提出了调控反应过程中C_2产物和C_3产物分布的策略,并通过增加催化剂用量来加快果糖脱水的竞争反应速率(加氢、氢解),进而实现了高浓度(10%,质量分数)葡萄糖的加氢转化。此外,葡萄糖加氢转化过程中存在明显的浓度效应,反应物浓度越低,越有利于发生逆向羟醛缩合反应,反之则有利于发生加氢反应。

杂质对Ru/AC催化秸秆水解液加氢反应的抑制作用

采用Ru/AC催化主要成分为葡萄糖、木糖的秸秆水解液加氢,探究了水解液中各杂质对加氢反应性能的影响,通过N2物理吸附、CO化学吸附、热重分析、场发射扫描电镜、热解气质联用等分析手段对反应后失活催化剂进行了系统表征。结果表明:水解液中可能存在的木质素、纤维素酶、无机盐、呋喃类衍生物、有机弱酸、芳香族化合物等杂质中,木质素和纤维素酶对加氢反应具有很强抑制作用,其余杂质仅在溶液中总杂质含量较高时才表现出明显的抑制作用;木质素和纤维素酶阻碍加氢反应的主要原因是其能够附着于催化剂上,堵塞催化剂孔道,并覆盖活性位,导致催化剂失活。

啶虫脒/木质素两性表面活性剂/膨润土缓释剂的制备及性能

以木质素两性表面活性剂二甲基-正丁基-磺化木质素基氯化铵(DBSLAC)为改性剂,钠基膨润土为原料,制备了DBSLAC改性膨润土(L-Bt)。以啶虫脒为药物释放的对象、改性膨润土作为释放的主要载体,利用浸渍负载的方法制备了啶虫脒缓释剂,对制备条件进行了优化,并研究其缓释性能。通过FT-IR表征了样品结构,采用XRD分析了晶体层间距。结果表明:DBSLAC已成功插入膨润土层间,使其层间距增大。啶虫脒缓释剂制备最佳工艺条件为改性膨润土为L-1.2Bt、投加量0.02 g、负载时间6 h、啶虫脒初始质量浓度500 mg/L、溶液p H值6,制得的缓释剂的最大负载量为333 mg/g。通过水溶缓释实验探究了药水比例和温度对载药L-1.2Bt的累积释药率的影响,结果表明,累计释药率随水的比例的增加、温度的升高而逐渐上升,最后趋于稳定。

离子液体[BMIM]Cl与H_5PV_2Mo_(10)O_(40)双效催化降解麦草碱木质素的研究

采用常规合成法制备了杂多酸H_5PV_2Mo_(10)O_(40),并通过FT-IR、XRD、SEM对其进行表征。研究了[BMIM]Cl单催化与{H_5PV_2Mo_(10)O_(40)+[BMIM]Cl}双效催化体系中,反应时间、温度以及H_5PV_2Mo_(10)O_(40)用量对麦草碱木质素降解的影响,并初步探讨了木质素的降解机理。结果表明:H_5PV_2Mo_(10)O_(40)中P、V、Mo相对原子质量满足1∶2∶10关系,并具有典型的Keggin结构;木质素降解反应中,仅离子液体[BMIM]Cl降解木质素的最佳条件为140℃下反应3 h,降解后固体产物中总羟基由3.49 mol/kg增加到10.92 mol/kg,液体产物中有香草醛与丁香醛生成,分别占2.00%和2.15%;{H_5PV_2Mo_(10)O_(40)+[BMIM]Cl}双效催化体系中,最佳反应条件为加入20%的H_5PV_2Mo_(10)O_(40)120℃下反应6 h,降解后固体产物中总羟基由3.49 mol/kg增加到14.12 mol/kg,摩尔质量由7.691 kg/mol降为1.589kg/mol;液体产物中无丁香醛生成,香草醛占6.97%。初步认为:当单独[BMIM]Cl催化木质素时,H+首先进攻木质素中β-O-4键上的氧原子,正电荷转移到β位,然后水分子中氧原子向带有正电荷的β位进攻,从而催化剂的H+被消除,最后实现了β-O-4键水解断裂,生成愈创木酚,进而侧链发生氧化生成香草醛与丁香醛;当添加H_5PV_2Mo_(10)O_(40)时,[PV2Mo10O40]5-中的VO+2由V(V)→V(IV),故使模型化合物得以单电子的氧化,使木质素脱甲氧基,由紫丁香基木质素转变成愈创木基木质素,液体产物中无丁香醛生成,且香草醛质量分数升高。

恶霉灵--木质素两性表面活性剂改性膨润土缓释剂的制备及性能

农药缓释剂是减少环境污染的有效策略,为开发成本低廉且具有释放速度调节能力的农药缓释剂,同时提高木质素产品的附加值,以木质素两性表面活性剂(二甲基-正丁基-磺化木质素基氯化铵(DBSLAC))为改性剂、钠基膨润土为原料,通过与膨润土层间的金属离子进行离子交换,制备改性膨润土。以恶霉灵为药物释放的对象、改性膨润土为释放的主要载体,利用浸渍吸附的方法制备出恶霉灵缓释剂,研究其缓释性能,并通过FTIR表征其结构,采用XRD分析改性后膨润土的底面间距。结果表明:恶霉灵在有机膨润土上的吸附量随着DBSLAC的增加先增大后减小;当DBSLAC相当于膨润土可交换阳离子总量(CEC)的1.2倍时,制备的1.2 CEC改性膨润土(L-1.2Bt)吸附恶霉灵的效果最佳;与未改性膨润土相比,L-1.2Bt对恶霉灵的吸附效果增强。制备恶霉灵缓释剂的最佳工艺条件为L-1.2Bt用量0.02 g、吸附时间8 h、恶霉灵浓度500 mg/L、p H值为2,该条件下制备的恶霉灵缓释剂对恶霉灵的最大吸附量为406 mg/g。另外,药水比例和温度对恶霉灵缓释剂的缓释快慢有一定影响。