论文部分内容阅读
如今,化石能源消耗和气候恶化正在推动替代清洁能源的发展,然而木质纤维素是植物光合作用中最丰富的生物质资源。所以人们的研究重点已逐渐转移到生物质资源(尤其秸秆资源)的高值转化与应用。由于秸秆结构复杂,因此需要进行适宜的解聚,使秸秆中的有效组分充分暴露,以实现秸秆的高效转化。本文采用了不同的预处理方法对玉米秸秆进行了解聚,并通过催化剂对解聚样品进行催化加氢直接制备多元醇,旨在对秸秆高分子结构的进一步利用提供有效途径。取得的主要结果如下：(1)秸秆解聚水解液中阿魏酸的含量最高达到(2.0483mg/mL),阿魏酸通过酯键着木质素和半纤维素,酯键被OH-进攻断键。木质素的组成单体主要是G型木质素,其次是H型和S型木质素。同时获得碱解聚秸秆优化条件NaOH浓度2.0%、解聚时间4h及温度为80℃,木质素去除率达到58.38%,纤维素含量从42.02%增加到60.15%。(2)采用酸、碱、先碱后酸、先酸后碱预处理后玉米秸秆表面结构疏松出现孔结构,红外光谱中木质素、半纤维素的特征吸收峰减弱甚至消失。同时先碱后酸、先酸后碱处理后秸秆纤维素相对含量由42.02%分别增加到75.12%和77.68%,木质素含量由28.04%分别下降至11.54%和12.14%。(3)通过浸渍法制备不同担载量的Ni-W/MCM-41催化剂,X-射线衍射(XRD)表征发现5% Ni-15% W/MCM-41中有合金Ni17W3生成。X-射线光电子能谱(XPS)表征发现活性金属Ni结合能的变化,金属Ni在3%Ni-15% W/MCM-41中结合能为852.8 eV较Ni(852.2 eV)标准结合能增加0.6 eV。在Ni担载量为7%和10%时,Ni2p3/2结合能从852.8 eV增加到853.8 eV。金属W的化合价态变化发现,5% Ni-15% W/MCM-41时W6+/W5+达到最低。随着Ni担载量的增加,W6+/W5+比例随之增加,而W0的含量在降低。另外将XPS表征和浸渍法计算得到的Ni/W比例对比,发现金属Ni在Ni-W/MCM-41催化剂表面富集。(4)选用5% Ni-15% W/MCM-41催化加氢不同预处理秸秆发现：催化加氢碱预处理秸秆多元醇得率为52.50 wt%明显高于秸秆原样和酸处理秸秆得率。同时先酸后碱处理后的秸秆多元醇得率最高为：61.40 wt%。(5)对纯纤维素、可溶性淀粉、C6糖(α-葡萄糖、β-葡萄糖)、C5糖(木糖、阿拉伯糖)进行催化加氢研究,发现纯纤维素和可溶性淀粉催化加氢后多元醇得率分别是50.77%和33.91%。与C6糖加氢产物分布比较,C5糖的产物中除了有乙二醇和1,2-丙二醇,同时还有丙三醇的生成,提出糖加氢制取多元醇的可能反应机理。