本發(fā)明涉及化學(xué)，尤其是涉及碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、木質(zhì)素作為一種可再生的生物資源，常被用來(lái)生產(chǎn)小分子芳香化合物，如輕質(zhì)芳烴等，因此木質(zhì)素已被視為是一種可以滿足人們對(duì)于高價(jià)值化學(xué)品和能源需求的潛在資源。隨著催化氧化技術(shù)在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的不斷發(fā)展與催化體系的持續(xù)完善，使用該方法將木質(zhì)素高效地轉(zhuǎn)化為芳烴類聚合物的研究趨勢(shì)日益顯著，逐漸成為當(dāng)前研究探索的主流方向。

2、木質(zhì)素催化氧化解聚中催化劑發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而多金屬氧酸鹽（poms）就是一類具有良好br?nsted酸性和氧化還原性的催化劑。多金屬氧酸鹽的酸性和氧化還原性能可以通過(guò)調(diào)整配位元素、中心原子或者反荷離子的種類來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)控。除此之外，相較于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)酸，如硫酸（h2so4）、硝酸（hno3）和鹽酸（hcl）等，poms在水溶液中能表現(xiàn)出更顯著的酸性，因此該類催化劑目前已被廣泛應(yīng)用于木質(zhì)素降解方面。然而，多金屬氧酸鹽較容易溶解在水溶液中，不利于催化劑的回收和循環(huán)使用，因此很多研究致力于通過(guò)對(duì)多金屬氧酸鹽的改性使其在催化體系中能夠形成非均相條件，其中選擇合適的載體對(duì)poms進(jìn)行負(fù)載是一種較為常見(jiàn)的方法。

3、眾多載體中，碳材料具有來(lái)源廣泛、成本低廉、比表面積大且孔徑可調(diào)等特點(diǎn)，常用的碳材料有活性炭（ac）、氧化石墨烯（go）和生物炭等。將多酸和離子液固定在碳材料上制備負(fù)載型催化劑，不僅可以保持催化劑的高活性，而且能夠提高催化劑的可重復(fù)使用性，以此構(gòu)成非均相的催化體系，在木質(zhì)素降解反應(yīng)結(jié)束后能夠很容易地通過(guò)過(guò)濾回收催化劑。

4、在之前的一些研究中已經(jīng)證實(shí)碳材料對(duì)多酸有較好的負(fù)載效果，但是使用碳材料負(fù)載離子液多金屬氧酸鹽，用于木質(zhì)素催化氧化解聚方向還未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，能夠有效解決多金屬氧酸鹽在催化體系中容易溶解的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，包括以下步驟：

3、步驟s1、向反應(yīng)釜容器中加入木質(zhì)素、碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑、過(guò)氧化氫，并用甲醇和水作溶劑，將反應(yīng)釜容器密閉后調(diào)整反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間；

4、步驟s2，反應(yīng)結(jié)束后，待反應(yīng)釜容器冷卻至20~30oc后，對(duì)反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，分離碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑、未反應(yīng)完的木質(zhì)素和木質(zhì)素產(chǎn)物混合液。

5、優(yōu)選的，步驟s1中，木質(zhì)素、碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑的摩爾比為1：5~1：1，過(guò)氧化氫的體積與木質(zhì)素的摩爾比為1.5：1~4.0：1，甲醇、水的體積比為2：1~7：1。

6、優(yōu)選的，步驟s1中，反應(yīng)溫度為120~180oc，反應(yīng)時(shí)間為1~6h。

7、優(yōu)選的，碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑的制備步驟如下：

8、s11、稱取粉狀活性炭加入至燒杯中，加入水，超聲，使活性炭處于懸濁狀態(tài)，得到懸濁液；

9、s12、將離子液和多酸用無(wú)水乙醇溶解，然后加入到懸濁液中，在20~30oc下攪拌，得到混合液；

10、s13、將混合液離心，收集固體物質(zhì)并干燥，得到灰黑色粉末，即為碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑。

11、優(yōu)選的，步驟s11中，活性炭、水的摩爾濃度比值為0.1~0.5mol/l。

12、優(yōu)選的，步驟s11中，超聲為100hz下超聲10~30min。

13、優(yōu)選的，步驟s12中，離子液和多酸的摩爾比為4：1。

14、優(yōu)選的，步驟s12中，攪拌的時(shí)間為10~60min。

15、優(yōu)選的，步驟s13中，離心的時(shí)間為5~10min。

16、優(yōu)選的，步驟s13中，干燥的時(shí)間為12~48h。

17、因此，本發(fā)明采用上述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，技術(shù)效果如下：

18、（1）本發(fā)明中負(fù)載材料廉價(jià)易得，可以節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本；

19、（2）本發(fā)明能夠有效解決多金屬氧酸鹽在催化體系中容易溶解的問(wèn)題（多酸分散于載體表面，靜電作用使得多酸不易脫落）；

20、（3）本發(fā)明中，不僅能夠保持催化劑的高活性，還能增加催化劑的重復(fù)利用性。

技術(shù)特征：

1.碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s1中，木質(zhì)素、碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑的摩爾比為1：5~1：1，過(guò)氧化氫的體積與木質(zhì)素的摩爾比為1.5：1~4.0：1，甲醇、水的體積比為2：1~7：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s1中，反應(yīng)溫度為120~180oc，反應(yīng)時(shí)間為1~6h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑的制備步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s11中，活性炭、水的摩爾濃度比值為0.1~0.5mol/l。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s11中，超聲為100hz下超聲10~30min。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s12中，離子液和多酸的摩爾比為4：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s12中，攪拌的時(shí)間為10~60min。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s13中，離心的時(shí)間為5~10min。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，其特征在于，步驟s13中，干燥的時(shí)間為12~48h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：步驟S1、向反應(yīng)釜容器中加入木質(zhì)素、碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑、過(guò)氧化氫，并用甲醇和水作溶劑，將反應(yīng)釜容器密閉后調(diào)整反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間；步驟S2，反應(yīng)結(jié)束后，待反應(yīng)釜容器冷卻至20~30<supgt;o</supgt;C后，對(duì)反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，分離碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑、未反應(yīng)完的木質(zhì)素和木質(zhì)素產(chǎn)物混合液。本發(fā)明采用上述的碳材料負(fù)載的離子液多酸催化劑在降解木質(zhì)素中的應(yīng)用，能夠有效解決多金屬氧酸鹽在催化體系中容易溶解的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：李斯文,何晴,李壯壯,吳嘉琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)安大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9