木质素制备燃料乙醇添加剂的机理研究

纤维素燃料乙醇作为第二代液体燃料，处于产业化前夜，目前对其关键技术的研发尤其紧迫。本项目以提高纤维素乙醇原料利用率为目标，提出以水解残渣-木质素为原料制备燃料乙醇添加剂-烷烃。针对目前木质素制备烷烃存在的主要科学问题，较系统地展开从模化物到真实水解残渣的研究，借助自行搭建的平行反应系统和先进的分析仪器，通过建立动力学模型及反应参数的系统优化研究，明确催化剂与反应的构效关系，力求从实践到理论较全面地揭示催化木质素降解、加氢脱氧反应的机理，实现有针对性地设计催化剂，为实现木质素高效催化转化制备燃料乙醇添加剂提供理论基础。

本项目以提高纤维素乙醇原料利用率为目标，提出以水解残渣—木质素为原料制备燃料乙醇添加剂—烷烃。针对目前木质素制备烷烃存在的主要科学问题，较系统地展开从模型化合物到真实水解残渣的研究，建立一种以木质素为原料，经酸-金属双功能催化剂一步催化降解、加氢脱氧制备烷烃的方法。通过对模化物愈创木酚的反应研究，发现钯碳是一种高性能催化愈创木酚加氢脱氧制备烷烃催化剂，其烃类产物收率可达理论值的91%。通过研究固体酸催化木质素水相降解行为，结合催化剂表征，发现具有较大比表面积和适当表面酸性的催化剂能较好的催化木质素水相降解制备低分子量酚类化合物，并制得催化性能良好的直接磺化木质素残渣所得碳材料固体酸催化剂。项目考察了碳材料固体酸负载加氢脱氧活性金属后用于木质素制备烃类燃料的反应性能，发现木质素基碳材料固体酸负载钯金属催化剂能较好的催化木质素转化制备烷烃，在选定的反应条件下，木质素转化率超过90%，烃类产物收率接近20%。项目的研究成果为实现木质素高效催化转化制备燃料乙醇添加剂提供了基础。项目共发表论文6篇，其中SCI论文2篇，EI论文4篇，完成预定计划。