SO42-/ZrO2固体超强酸催化碱木质素氢还原反应

doi:10.3969/j.issn.0253-2417.2014.05.003

林产化学与工业 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (5): 15-21.doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2014.05.003

SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸催化碱木质素氢还原反应

张盛明, 刘亮, 马艳丽, 方桂珍

东北林业大学材料科学与工程学院, 黑龙江哈尔滨 150040

收稿日期:2013-08-28 出版日期:2014-10-25 发布日期:2015-08-18
作者简介:张盛明（1986-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士生，主要从事天然高分子化学方面的研究
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（31170542）

Hydrogen Reduction of Straw Alkali Lignin Catalyzed by Solid Superacid SO₄^2-/ZrO₂

ZHANG Sheng-ming, LIU Liang, MA Yan-li, FANG Gui-zhen

Material Science and Engineering College, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China

Received:2013-08-28 Online:2014-10-25 Published:2015-08-18
Contact: 方桂珍，教授，博士生导师，主要从事天然高分子方面的研究及教学；E-mail：Fanggz_0@163.com E-mail:Fanggz_0@163.com

摘要/Abstract

摘要： 采用浸渍-焙烧法制备SO₄^2-/ZrO₂固体酸催化剂，通过XRD、FT-IR、SEM和Hammett指示剂法对固体酸的结构和酸强度进行表征。考察不同条件制备的SO₄^2-/ZrO₂固体酸催化剂，在不同反应条件下对碱木质素氢还原反应的催化作用，并用化学法对反应前后碱木质素官能团进行定量测定。结果表明，硫酸浸渍浓度为1 mol/L，550 ℃焙烧3.5 h制备的SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸对碱木质素氢还原反应具有较高的催化活性，在催化剂添加量5 %，反应温度100 ℃，时间4 h，氢气压力3 MPa时，反应后碱木质素总羟基、酚羟基和醇羟基分别为9.34%、3.28%和6.06%，较反应前分别增加55.15%、13.89%和93.00%；木质素的苯环结构稳定，活性官能团含量增加，反应活性提高。

关键词: SO₄^2-/ZrO₂, 固体超强酸, 碱木质素, 还原反应, 活化

Abstract: Solid superacid SO₄^2-/ZrO₂ was prepared by impregnation-calcination method and characterized by XRD, elementary analysis, FT-IR, SEM and Hammett indicator. The reduction reaction of alkali lignin catalyzed by SO₄^2-/ZrO₂ with different preparation conditions was conducted under different conditions. The number of functional groups of lignin before and after chemical reaction was determined. The results showed that SO₄^2-/ZrO₂ has higher superacidity and catalytic activity after being impregnated with 1 mol/L sulfuric acid and calcined at 550 ℃ for 3.5 h. Under the condition of catalyst dosage 5%, temperature 100 ℃, time 4 h, and H₂ pressure 3 MPa, the contents of total hydroxyl, phenolic hydroxyl and alcoholic hydroxyl of alkali lignin were 9.34%, 3.28% and 6.06% after reaction, and increased by 55.15 %, 13.89 % and 93.00 %, respectively, compared with those before reaction. After reaction, the stability of phenyl structure, the content of active functional groups and the reactivity of lignin increased.

Key words: SO₄^2-/ZrO₂, solid superacid, alkali lignin, reduction reaction, activation

中图分类号:

TQ35

张盛明, 刘亮, 马艳丽, 方桂珍. SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸催化碱木质素氢还原反应[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(5): 15-21.

ZHANG Sheng-ming, LIU Liang, MA Yan-li, FANG Gui-zhen. Hydrogen Reduction of Straw Alkali Lignin Catalyzed by Solid Superacid SO₄^2-/ZrO₂[J]. Chemistry and Industry of Forest Products, 2014, 34(5): 15-21.

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SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸催化碱木质素氢还原反应

Hydrogen Reduction of Straw Alkali Lignin Catalyzed by Solid Superacid SO₄^2-/ZrO₂

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