贵金属催化剂上两步法选择性降解有机溶剂型木质素

刘凌涛 张斌 李晶 马丁 寇元

引用本文: 刘凌涛, 张斌, 李晶, 马丁, 寇元. 贵金属催化剂上两步法选择性降解有机溶剂型木质素[J]. 物理化学学报, 2012, 28(10): 2343-2348. doi: 10.3866/PKU.WHXB201206152 shu
Citation:  LIU Ling-Tao, ZHANG Bin, LI Jing, MA Ding, KOU Yuan. Selective Degradation of Organosolv Lignin over Noble Metal Catalyst in a Two-Step Process[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(10): 2343-2348. doi: 10.3866/PKU.WHXB201206152 shu

贵金属催化剂上两步法选择性降解有机溶剂型木质素

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2011CB201402)资助 (973) (2011CB201402)

摘要:

使用担载型贵金属催化剂和磷酸在不同温度下通过两步法加氢降解二氧六环木质素. 第一步反应使用Rh/C和浓度为1% (w)的磷酸为催化剂, 在270 ℃和4 MPa氢气气氛下反应后通过气相色谱(GC)和气相色谱-质谱(GC-MS)分析木质素单体和二聚体, 总收率最高可达16.9%. 通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、元素分析(EA)和凝胶渗透色谱(GPC)等方法研究第一步反应产物的变化. 结果发现, 二氧六环木质素中的C-O-C键被打断, 木质素分子量降低, 部分羰基和羧基被脱除. 随着反应温度的上升, 产物的含氧量不断下降, 在270 ℃反应10 h 后氧含量从35% (w)降低至21% (w). 结合不同的表征方法, 提出二氧六环木质素的第一步反应路径. 第二步反应中使用Pd/C和磷酸为催化剂在250 ℃可以将木质素单体、二聚体高选择性地加氢脱氧转化为对应的烃类产物.

English

    1. [1]

      (1) Huber, G.W.; Iborra, S.; Corma, A. Chem. Rev. 2006, 106, 4044.doi: 10.1021/cr068360d

      (1) Huber, G.W.; Iborra, S.; Corma, A. Chem. Rev. 2006, 106, 4044.doi: 10.1021/cr068360d

    2. [2]

      (2) Huber, G.W.; Chheda, J. N.; Barrett, C. J.; Dumesic, J. A.Science 2005, 308, 1446.(2) Huber, G.W.; Chheda, J. N.; Barrett, C. J.; Dumesic, J. A.Science 2005, 308, 1446.

    3. [3]

      (3) Rinaldi, R.; Palkovits, R.; Schueth, F. Angew. Chem. Int. Edit.2008, 47, 8047. doi: 10.1002/anie.200802879(3) Rinaldi, R.; Palkovits, R.; Schueth, F. Angew. Chem. Int. Edit.2008, 47, 8047. doi: 10.1002/anie.200802879

    4. [4]

      (4) Deng, L.; Li, J.; Lai, D. M.; Fu, Y.; Guo, Q. X. Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 6529. doi: 10.1002/anie.200902281(4) Deng, L.; Li, J.; Lai, D. M.; Fu, Y.; Guo, Q. X. Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 6529. doi: 10.1002/anie.200902281

    5. [5]

      (5) Bond, J. Q.; Alonso, D. M.;Wang, D.;West, R. M.; Dumesic, J.A. Science 2010, 327, 1110. doi: 10.1126/science.1184362(5) Bond, J. Q.; Alonso, D. M.;Wang, D.;West, R. M.; Dumesic, J.A. Science 2010, 327, 1110. doi: 10.1126/science.1184362

    6. [6]

      (6) Bozell, J. J. Science 2010, 329, 522. doi: 10.1126/science.1191662(6) Bozell, J. J. Science 2010, 329, 522. doi: 10.1126/science.1191662

    7. [7]

      (7) Geilen, F. M. A.; Engendahl, B.; Harwardt, A.; Marquardt,W.;Klankermayer, J.; Leitner,W. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49,5510. doi: 10.1002/anie.201002060(7) Geilen, F. M. A.; Engendahl, B.; Harwardt, A.; Marquardt,W.;Klankermayer, J.; Leitner,W. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49,5510. doi: 10.1002/anie.201002060

    8. [8]

      (8) Corma, A.; de la Torre, O.; Renz, M.; Villandier, N. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2375.(8) Corma, A.; de la Torre, O.; Renz, M.; Villandier, N. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2375.

    9. [9]

      (9) Du, X. L.; He, L.; Zhao, S.; Liu, Y. M.; Cao, Y.; He, H. Y.; Fan,K. N. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 7815. doi: 10.1002/anie.201100102(9) Du, X. L.; He, L.; Zhao, S.; Liu, Y. M.; Cao, Y.; He, H. Y.; Fan,K. N. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 7815. doi: 10.1002/anie.201100102

    10. [10]

      (10) Rackemann, D.W.; Doherty,W. O. S. Biofuel. Bioprod. Bior.2011, 5, 198. doi: 10.1002/bbb.267(10) Rackemann, D.W.; Doherty,W. O. S. Biofuel. Bioprod. Bior.2011, 5, 198. doi: 10.1002/bbb.267

    11. [11]

      (11) Fukuoka, A.; Dhepe, P. L. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45,5161. doi: 10.1002/anie.200601921(11) Fukuoka, A.; Dhepe, P. L. Angew. Chem. Int. Edit. 2006, 45,5161. doi: 10.1002/anie.200601921

    12. [12]

      (12) Luo, C.;Wang, S.; Liu, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46,7636. doi: 10.1002/anie.200702661(12) Luo, C.;Wang, S.; Liu, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2007, 46,7636. doi: 10.1002/anie.200702661

    13. [13]

      (13) Ji, N.; Zhang, T.; Zheng, M.;Wang, A.;Wang, H.;Wang, X.;Chen, J. G. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 8510. doi: 10.1002/anie.200803233(13) Ji, N.; Zhang, T.; Zheng, M.;Wang, A.;Wang, H.;Wang, X.;Chen, J. G. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 8510. doi: 10.1002/anie.200803233

    14. [14]

      (14) Zhao, H.; Holladay, J. E.; Brown, H.; Zhang, Z. C. Science2007, 316, 1597. doi: 10.1126/science.1141199(14) Zhao, H.; Holladay, J. E.; Brown, H.; Zhang, Z. C. Science2007, 316, 1597. doi: 10.1126/science.1141199

    15. [15]

      (15) Binder, J. B.; Raines, R. T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1979.doi: 10.1021/ja808537j(15) Binder, J. B.; Raines, R. T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1979.doi: 10.1021/ja808537j

    16. [16]

      (16) Zhang, Z.; Zhao, Z. K. Bioresource Technol. 2010, 101, 1111.doi: 10.1016/j.biortech.2009.09.010(16) Zhang, Z.; Zhao, Z. K. Bioresource Technol. 2010, 101, 1111.doi: 10.1016/j.biortech.2009.09.010

    17. [17]

      (17) Mascal, M.; Nikitin, E. B. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47,7924. doi: 10.1002/anie.200801594(17) Mascal, M.; Nikitin, E. B. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47,7924. doi: 10.1002/anie.200801594

    18. [18]

      (18) Hu, S.; Zhang, Z.; Song, J.; Zhou, Y.; Han, B. Green Chem.2009, 11, 1746. doi: 10.1039/b914601f(18) Hu, S.; Zhang, Z.; Song, J.; Zhou, Y.; Han, B. Green Chem.2009, 11, 1746. doi: 10.1039/b914601f

    19. [19]

      (19) Yan, N.; Zhao, C.; Gan,W. J.; Kou, Y. Chin. J. Catal. 2006, 27,1159. [颜宁, 赵晨, 甘维佳, 寇元. 催化学报, 2006, 27,1159.](19) Yan, N.; Zhao, C.; Gan,W. J.; Kou, Y. Chin. J. Catal. 2006, 27,1159. [颜宁, 赵晨, 甘维佳, 寇元. 催化学报, 2006, 27,1159.]

    20. [20]

      (20) Yan, N.; Zhao, C.; Luo, C.; Dyson, P. J.; Liu, H.; Kou, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8714. doi: 10.1021/ja062468t(20) Yan, N.; Zhao, C.; Luo, C.; Dyson, P. J.; Liu, H.; Kou, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8714. doi: 10.1021/ja062468t

    21. [21]

      (21) Pepper, J. M.; Rahman, M. D. Cell. Chem. Technol. 1987, 21,233.(21) Pepper, J. M.; Rahman, M. D. Cell. Chem. Technol. 1987, 21,233.

    22. [22]

      (22) Thring, R.W.; Katikaneni, S. P. R.; Bakhshi, N. N. Fuel Process. Technol. 2000, 62, 17. doi: 10.1016/S0378-3820(99)00061-2(22) Thring, R.W.; Katikaneni, S. P. R.; Bakhshi, N. N. Fuel Process. Technol. 2000, 62, 17. doi: 10.1016/S0378-3820(99)00061-2

    23. [23]

      (23) Jackson, M. A.; Compton, D. L.; Boateng, A. A. J. Anal. Appl. Pyrol. 2009, 85, 226. doi: 10.1016/j.jaap.2008.09.016(23) Jackson, M. A.; Compton, D. L.; Boateng, A. A. J. Anal. Appl. Pyrol. 2009, 85, 226. doi: 10.1016/j.jaap.2008.09.016

    24. [24]

      (24) Stark, K.; Taccardi, N.; Bosmann, A.;Wasserscheid, P.ChemSusChem 2010, 3, 719. doi: 10.1002/cssc.200900242(24) Stark, K.; Taccardi, N.; Bosmann, A.;Wasserscheid, P.ChemSusChem 2010, 3, 719. doi: 10.1002/cssc.200900242

    25. [25]

      (25) Zakzeski, J.; Bruijnincx, P. C. A.; Jongerius, A. L.;Weckhuysen,B. M. Chem. Rev. 2010, 110, 3552. doi: 10.1021/cr900354u(25) Zakzeski, J.; Bruijnincx, P. C. A.; Jongerius, A. L.;Weckhuysen,B. M. Chem. Rev. 2010, 110, 3552. doi: 10.1021/cr900354u

    26. [26]

      (26) Yan, N.; Zhao, C.; Dyson, P. J.;Wang, C.; Liu, L. T.; Kou, Y.ChemSusChem 2008, 1, 626. doi: 10.1002/cssc.200800080(26) Yan, N.; Zhao, C.; Dyson, P. J.;Wang, C.; Liu, L. T.; Kou, Y.ChemSusChem 2008, 1, 626. doi: 10.1002/cssc.200800080

    27. [27]

      (27) Zhao, C.; Kou, Y.; Lemonidou, A. A.; Li, X.; Lercher, J. A.Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 3987. doi: 10.1002/anie.200900404(27) Zhao, C.; Kou, Y.; Lemonidou, A. A.; Li, X.; Lercher, J. A.Angew. Chem. Int. Edit. 2009, 48, 3987. doi: 10.1002/anie.200900404

    28. [28]

      (28) Zhao, C.; Kou, Y.; Lemonidou, A. A.; Li, X.; Lercher, J. A.Chem. Commun. 2010, 46, 412.(28) Zhao, C.; Kou, Y.; Lemonidou, A. A.; Li, X.; Lercher, J. A.Chem. Commun. 2010, 46, 412.

    29. [29]

      (29) Zhao, C.; He, J.; Lemonidou, A. A.; Li, X.; Lercher, J. A.J. Catal. 2011, 280, 8. doi: 10.1016/j.jcat.2011.02.001(29) Zhao, C.; He, J.; Lemonidou, A. A.; Li, X.; Lercher, J. A.J. Catal. 2011, 280, 8. doi: 10.1016/j.jcat.2011.02.001

    30. [30]

      (30) Yan, N.; Yuan, Y.; Dykeman, R.; Kou, Y.; Dyson, P. J. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 5549. doi: 10.1002/anie.201001531(30) Yan, N.; Yuan, Y.; Dykeman, R.; Kou, Y.; Dyson, P. J. Angew. Chem. Int. Edit. 2010, 49, 5549. doi: 10.1002/anie.201001531

    31. [31]

      (31) Pepper, J. M.; Siddiqueullah, M. Can. J. Chem. 1961, 39, 1454.doi: 10.1139/v61-185(31) Pepper, J. M.; Siddiqueullah, M. Can. J. Chem. 1961, 39, 1454.doi: 10.1139/v61-185

    32. [32]

      (32) Derkacheva, O.; Sukhov, D. Macromol. Symp. 2008, 265, 61.doi: 10.1002/masy.200850507(32) Derkacheva, O.; Sukhov, D. Macromol. Symp. 2008, 265, 61.doi: 10.1002/masy.200850507

    33. [33]

      (33) He, J. X.; Zhang,W.; Li, K. J.; Cui, S. Z.;Wang, S. Y. J. Text. Res. 2009, 30, 13. [何建新, 章伟, 李克兢, 崔世忠, 王善元.纺织学报, 2009, 30, 13.](33) He, J. X.; Zhang,W.; Li, K. J.; Cui, S. Z.;Wang, S. Y. J. Text. Res. 2009, 30, 13. [何建新, 章伟, 李克兢, 崔世忠, 王善元.纺织学报, 2009, 30, 13.]

    34. [34]

      (34) Jung, H. J. G.; Himmelsbach, D. S. J. Agric. Food Chem. 1989,81.(34) Jung, H. J. G.; Himmelsbach, D. S. J. Agric. Food Chem. 1989,81.

    35. [35]

      (35) Zhang, A. P.; Liu, C. F.; Sun, R. C. Ind. Crop. Prod. 2010, 31,357. doi: 10.1016/j.indcrop.2009.12.003(35) Zhang, A. P.; Liu, C. F.; Sun, R. C. Ind. Crop. Prod. 2010, 31,357. doi: 10.1016/j.indcrop.2009.12.003

    36. [36]

      (36) Faix, O. Holzforschung 1991, 45 (Suppl.), 21.(36) Faix, O. Holzforschung 1991, 45 (Suppl.), 21.

    37. [37]

      (37) Dorris, G. M.; Gray, D. G. Cell. Chem. Technol. 1978, 12, 9.

      (37) Dorris, G. M.; Gray, D. G. Cell. Chem. Technol. 1978, 12, 9.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  810
  • 文章访问数:  2868
  • HTML全文浏览量:  77
文章相关
  • 发布日期:  2012-09-26
  • 收稿日期:  2012-05-08
  • 网络出版日期:  2012-06-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章