[发明专利]一种基于钼多金属氧酸盐的木质纤维素降解方法

说明书

本发明涉及一种基于钼多金属氧酸盐的木质纤维素降解方法。采用的技术方案是：将纤维素溶解在离子液体中，以阴离子为Mo₈O₂₆^4‑的钼多金属氧酸盐为催化剂进行降解。降解反应温度在120～170℃，反应时间10～60min。反应结束后加水将反应液稀释、过滤。本发明不仅催化剂用量少，TRS和葡萄糖收率较高，而且催化剂易回收使用，不污染环境。

技术领域

本发明属于纤维素降解方法领域，具体涉及一种基于钼多金属氧酸盐离子液体的木质纤维素催化降解方法。

背景技术

随着工业化和城镇化的不断推进，能源的消耗持续增加。而化石能源的过度开采和利用引发的地质灾害和环境问题已经威胁到了人类的生存与发展。因此，迫于环境压力和化石能源的有限性，人们不得不寻找一种能够替代化石能源的可再生资源。我国农林资源丰富，利用富含纤维素的稻草、秸秆等农林废弃物生产能源材料或化学品逐渐成为近年来的研究热点。纤维素是木质纤维素的主要组成部分，经降解后可转化为多种平台化合物。盐酸、硫酸等强酸和纤维素酶是纤维素降解的传统催化剂。酸降解技术比较成熟，但该方法对设备具有强腐蚀作用，且降解后碱中和产生大量废水。纤维素酶法降解与酸法降解不同，具有条件温和、环境友好等优点，然而纤维素酶成本较高，且性质较为敏感，催化活性不稳，因此也限制了其大规模工业应用。

纤维素是由葡萄糖结构单元组成的聚合物分子链，复杂的超分子结构使其不溶于水和大部分有机溶剂，阻碍了对纤维素的有效降解。离子液体是一种新兴的绿色溶剂，在室温下有很低的蒸汽压，可以溶解纤维素，而纤维素在离子液体中的溶解能够在很大程度上促进其降解。目前已有文献报道以磷钨杂多酸和磷钼杂多酸为催化剂在水相系统中降解纤维素，但此类催化剂催化纤维素降解反应时，纤维素降解效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单、催化剂用量较少且绿色环保、纤维素降解效果好的基于钼多金属氧酸盐的纤维素降解方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于钼多金属氧酸盐的木质纤维素降解方法：取一定量纤维素溶于离子液体溶剂中，在90～110℃溶解后，加入适量基于钼多金属氧酸盐作为催化剂，在120～170℃反应10～60min。

上述的一种基于钼多金属氧酸盐的木质纤维素降解方法，所述的基于钼多金属氧酸盐是，四烷基铵类钼多金属氧酸盐、咪唑类钼多金属氧酸盐或吡啶类钼多金属氧酸盐。

上述的一种基于钼多金属氧酸盐的木质纤维素降解方法，优选的，所述的四烷基铵类钼多金属氧酸盐是，阴离子为Mo₈O₂₆^4-的钼多金属氧酸盐，其结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃和R₄为甲基、乙基、正丁基或正十六烷基。

更优选的，所述的四烷基铵类钼多金属氧酸盐的制备方法如下：

1)将四烷基卤化铵与KOH溶于一定量的无水乙醇中，充入N₂保护，在室温搅拌反应，有白色的沉淀析出，过滤除去沉淀，得到四烷基季铵碱的乙醇溶液；

2)旋蒸除去乙醇，加入适量的水，再向其中加入钼酸铵水溶液，室温搅拌，反应完成后，过滤得到白色固体，80℃真空干燥，得四烷基铵类钼多金属氧酸盐。

上述的一种基于钼多金属氧酸盐的木质纤维素降解方法，优选的，所述的咪唑类钼多金属氧酸盐是，阴离子为Mo₈O₂₆^4-的钼多金属氧酸盐，其结构式如下：

其中，n＝1～8。