[发明专利]一种用于木质素寡聚体加氢解聚同步提质的廉价金属催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于木质素寡聚体加氢解聚同步提质的廉价金属催化剂及其制备方法与应用。属于木质素转化领域；本发明所述的廉价金属催化剂能高效断裂木质素寡聚体中的碳碳连接键，有效催化含氧官能团脱除，实现木质素寡聚体催化解聚同步提质制取高品位液体燃料；本发明制备方法简单，易于操作，适于工业化生产，且钝化过程可以消除太过活泼的反应位点，避免廉价金属催化剂在储存、使用过程中造成的团聚、失活等问题；本发明所涉及的溶剂原位供氢，避免了高压氢气的使用，为木质素寡聚体安全催化转化提供可靠的方法；能高效地将木质素寡聚体转化为液体燃料，具有产物产率高、品质好等特点，实现了木质素寡聚体的转化再利用，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于木质素转化领域，涉及一种用于木质素寡聚体再转化的催化剂及其制备和应用方法，尤其是涉及一种用于木质素寡聚体加氢解聚同步提质制取高品位液体燃料的廉价金属催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

现有技术中，可再生能源是能源供应体系的重要组成部分，随着全球范围内可再生能源开发利用规模的不断扩大，其成本快速下降，且已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径。相比于太阳能、风能、潮汐能等新能源，生物质是自然界中唯一可再生的有机碳源，这赋予了其制取高附加值产品的独特优势。木质纤维类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，纤维素和半纤维素的转化利用已被广泛研究并取得了长足发展，虽然木质素的转化利用亦被广泛研究，但其工业化应用却鲜见报道，这主要是由木质素自身的特殊结构造成的其难以被有效转化。木质素是由芳香环通过高能碳碳键和芳基醚键连接而成，在解聚过程中只有部分醚键(主要是β-O-4醚键)可被断裂，生成的高价值单苯环类产物有限，大部分产物是以碳碳键连接为主的木质素寡聚体。这些木质素寡聚体的有效再降解是实现木质素转化利用的关键，尤其对于木质素转化为高产率、高能量密度、高品位的液体燃料具有重要意义。

CN105753654A、CN103524283A、CN101892080A等涉及了热解木质素(木质素降解所得寡聚体的一种)的分离、提取，主要包括水洗、有机溶剂分级、分子蒸馏等方法，Sep PurifTechnol 152(2015)123-132、Chinese J Chem Eng 25(2017)324-329、Green Chem 18(2016)271281等报道了热解木质素的结构特征。通过其他转化方式得到的木质素寡聚体与热解木质素的结构类似，都主要以碳碳连接为主，可参考上述分离、提取方法制备，亦可参考上述表征方法进行结构测定。目前，关于木质素寡聚体降解再转化的报道较少，部分公开的报道如Green Chem 18(2016)271281采用Ru/TiO₂催化热解木质素加氢提质，有效降低了不饱和芳香环碳的含量，但并未实现热解木质素断裂成小分子；CN101892080A公开了一种负载型金属催化剂催化生物油中热解木质素精制的方法，获得了较高的液体产率，但同样未评价该体系解聚热解木质素成单体和二聚体的能力。

木质素寡聚体难以解聚再转化的根本在于其特殊的碳碳连接结构，实现高能碳碳连接键的有效断裂即可实现木质素寡聚体的再利用，进而大幅提高木质素的总体利用率。在众多的转化方式中，催化氢解是一种潜在的可实现木质素寡聚体解聚及提质为高品质液体燃料的方法，然而目前大多数氢解研究采用H₂作为氢源，其安全性和经济性较差，采用溶剂原位供氢既可以提供持久的氢源，又能有效抑制结焦。此外，包括Pd、Pt、Re、Ru等在内的贵金属单质催化剂及多金属复合催化剂对木质素加氢解聚同步提质具有良好的催化效果和较强的产物选择性，但贵金属催化剂成本高昂，这使得该类型催化体系的应用受到了极大限制。因此，开发出一种廉价且高效的催化体系，断裂木质素寡聚体中的碳碳连接键，这对木质素寡聚体定向催化加氢解聚同步提质具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于木质素寡聚体加氢解聚同步提质的廉价金属催化剂的制备方法与其在木质素寡聚体加氢解聚同步提质中的应用；

本发明的首要目的在于提供一种用于木质素寡聚体加氢解聚同步提质的廉价金属催化剂。