[发明专利]Pd/C催化剂协同碱催化剂在乙醇-水溶剂中催化解聚碱木质素制备航油前驱体的方法

说明书

本发明公开了Pd/C催化剂协同碱催化剂在乙醇‑水溶剂中催化解聚碱木质素制备航油前驱体的方法，所述方法包括：以碱木质素为原料，向原料中加入乙醇‑水两相溶剂作为反应溶剂，再分别加入Pd/C催化剂和NaOH催化剂进行解聚反应，反应结束后得到航油前驱体。本发明通过Pd/C、NaOH催化剂和乙醇‑水两相溶剂的反应体系高效解聚碱木质素制备航油前驱体，NaOH均相碱催化剂克服了碳基金属催化剂加氢脱氧与氢解断键相互竞争导致单环芳香化合物收率低的问题，Pd/C催化剂具有加氢活性的Pd金属中心抑制了NaOH作为催化剂时重聚加剧的问题，本发明反应体系提高了碱木质素转化为单环芳香物的选择性和收率，降低了产物的复杂性，实现高效解聚碱木质素制备单环芳香化合物。

技术领域

本发明涉及生物质能源利用技术领域，特别是涉及Pd/C催化剂协同碱催化剂在乙醇-水溶剂中催化解聚碱木质素制备航油前驱体的方法。

背景技术

木质素是自然界中含量仅次于纤维素的生物质资源，属于一种可再生的大分子聚合物。将其结构中的C-C键或C-O-C键断裂得到芳香类产物，并通过官能团修饰和改性可得到大宗芳香类化合物，或通过加氢脱氧制备液体燃料，因此具有极大的潜力。碱木质素是碱法制浆过程中黑液的主要成分，具有产量大、结构复杂、难以解聚等特点。以目前的技术难以实现其资源化利用，若直接燃烧会造成严重的环境污染问题。因此，构建高效的碱木质素解聚体系，实现其高值化利用具有重要的意义。

将木质素链接键(特别是醚键)切断是木质素转化为芳香物化学品或燃料的必经步骤，该过程已引起极大关注。由于C-O-C醚键比C-C键弱且相对不稳定，容易切断，在木质素的解聚利用中C-O-C醚键断裂成为了研究的重点。C-O-C醚键的选择性氢解断裂是木质素解聚制备芳族化合物备受青睐的方法，在碱性催化木质素过程中，醚键断裂是主反应。碱的浓度和性质是影响产物选择性和收率的重要因素，一般来说，碱性越强，木质素的转化率越高。因为碱的极化作用决定了解聚反应的动力学和反应机理。

其次，值得关注的是木质素含氧活性官能团丰富，解聚过程中很难通过一种或两种反应实现木质素的有效转化。如木质素与模型化合物的综合氢处理，其中包括解聚产物的氢解、加氢脱氧处理、氢化和烷基化作用等。因此，非常有必要开发一种多功能催化剂解决木质素转化利用过程中所涉及的几种反应以实现木质素的高效转化。然而，现有的催化剂和反应溶剂对结构复杂的碱木质素的解聚活性仍然有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供Pd/C催化剂协同碱催化剂在乙醇-水溶剂中催化解聚碱木质素制备航油前驱体的方法。所述方法通过碳基金属-均相碱协同催化剂和乙醇-水两相溶剂的反应体系高效解聚碱木质素制备航油前驱体，其中催化剂中均相碱(NaOH)克服了碳基金属催化剂加氢脱氧与氢解断键相互竞争导致单环芳香化合物收率低的问题，同时Pd/C催化剂具有的加氢活性的Pd金属中心抑制了NaOH作为催化剂时重聚加剧的劣势，提高木质素转化为单环芳香物的选择性和收率，降低了产物的复杂性以解决现有反应体系难以实现高效解聚碱木质素制单环芳香化合物的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

Pd/C催化剂协同碱催化剂在乙醇-水溶剂中催化解聚碱木质素制备航油前驱体的方法，所述方法包括：以碱木质素为原料，向原料中加入乙醇-水两相溶剂作为反应溶剂，再分别加入Pd/C催化剂和NaOH催化剂进行解聚反应，反应结束后得到航油前驱体。