[发明专利]利用木质纤维素进行光催化制氢的方法

说明书

本发明公开了利用木质纤维素进行光催化制氢的方法。该方法包括：将木质纤维素与碱液混合，以便得到混合液；将所述混合液转移至反应釜中进行碱热反应，以便得到木质纤维素水解液；将催化剂和所述木质纤维素水解液置于密闭反应器中进行光催化反应，以便得到氢气。该方法不仅工艺简单、成本低，而且可以利用反应釜并配合OH^‑进行碱热反应实现木质纤维素的全量水解，将该水解液用于光催化制氢可以大大提高制氢效率和氢气产率，由此不仅能够实现木质纤维素固废的全量资源化利用，还为木质纤维素废物的高值化利用提供了一个新的技术方向，同时其在制氢领域也有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于环境技术领域，具体而言，涉及利用木质纤维素进行光催化制氢的方法。

背景技术

生物质是指绿色植物通过光合作用所形成的有机物质，其特点是来源广泛、可再生周期短，因此被视为取代化石燃料的理想资源。木质纤维素是其中最主要的成分，占比超过50％，木质纤维素主要来源包括：农作物秸秆、农产品加工废弃物、林业木材剩余物、生活垃圾、建筑垃圾以及一般工业固废等。据统计，2019年我国生物质废物年产量超过60亿吨，其中木质纤维素废物超过30亿吨。现阶段，木质纤维素废物的利用以肥料化和饲料化为主，综合利用率较低。随着我国固废政策的日趋严格，区域性固废特点集中显现，为精细化、高值化固废处理技术的发展创造了条件，特别是以木质纤维素废物为代表的均质化废物，未来探索其高值化利用技术途径将是发展趋势。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出利用木质纤维素进行光催化制氢的方法。该方法不仅工艺简单、成本低，而且利用反应釜并配合OH^-进行碱热反应还可以实现木质纤维素的全量水解，将该水解液用于光催化制氢可以大大提高制氢效率和氢气产率。

本申请主要是基于以下问题和发现提出的：

一方面，现有对木质纤维素进行水解的方法存在有水解率不高的问题，发明人意外发现，可以利用反应釜并配合OH^-进行碱热反应，在无需添加酶或其它添加剂或助剂的前提下使木质纤维素实现全量水解，尤其是针对木质纤维素中难以降解的木质素，也可实现全量水解；另一方面，还可以将碱热反应获得的木质纤维素水解液用于光催化制氢，为木质纤维素废物的高值化利用新的技术途径。

为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种利用木质纤维素进行光催化制氢的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将木质纤维素与碱液混合，以便得到混合液；

(2)将所述混合液转移至反应釜中进行碱热反应，以便得到木质纤维素水解液；

(3)将催化剂和所述木质纤维素水解液置于密闭反应器中进行光催化反应，以便得到氢气。

本发明上述实施例的利用木质纤维素进行光催化制氢的方法预先通过碱热反应实现木质纤维素的全量水解，再利用水解液进行光催化制氢，其中，该方法中仅利用反应釜并配合碱液对木质纤维素进行碱热反应即可将在常温条件稳定的木质纤维素固态结构短时间内分解为液体，实现木质纤维素的全量水解，使木质纤维素的水解率可达到100％，将该水解液用于光催化制氢，可以大大提高制氢效率和氢气产率，从而实现木质纤维素的高值化利用。由此，该方法不仅工艺简单、成本低，且能够实现木质纤维素固废的全量资源化利用，还为木质纤维素废物的高值化利用提供了一个新的技术方向，同时其在制氢领域也有广阔的应用前景。

另外，根据本发明上述实施例的利用木质纤维素进行光催化制氢的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述木质纤维素包括选自秸秆、农产品废弃物、林业木材剩余物、生活垃圾和建筑垃圾中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，预先对所述木质纤维素进行破碎处理，再将其与所述碱液混合。