氮掺杂炭负载Co-V催化剂的制备及催化解聚木质素制备单酚类化合物
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能源环境保护
- 网络首发时间:2024-05-10 14:28:09
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作者
马宇乔刘兴旺钱勇欧阳新平
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单位
华南理工大学化学与化工学院
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摘要
木质素通过解聚为单酚类化合物进一步转化为液体燃料,被认为是化石能源的有效替代品。然而,木质素复杂的化学结构制约了其高效降解。因此,以硝酸钴、偏钒酸铵和三聚氰胺为原料,利用钒与氮的络合作用以及氮化钒的高稳定性,在无其他外加碳源的基础上制备了一种氮掺杂炭负载Co-V催化剂。优化条件下制备的Co1-V3/NC(30)催化剂具有较高的比表面积、孔容和分级多孔结构(包括微孔、介孔和大孔)。金属活性组分Co0和V3+之间的协同作用,以及氮对活性组分的锚定,促进活性组分的分散,使得制备的催化剂具有良好的催化活性和稳定性。在优化的反应条件下(180℃,0.5 MPa O2,8 h),Co1-V3/NC(30)催化剂催化氧化降解有机溶剂木质素,获得了86.3%的生物油收率和28.8%的单酚类化合物收率。借助模型物对木质素反应机理进行了探究,提出了Co1-V3/NC(30)催化断裂木质素中C_α—C_β键的机理。制备了高效、廉价且稳定性好的金属催化剂,并通过催化氧化的方法将木质素降解成单酚类化合物,对木质素在生物质能源上的利用方面具有很好的指导作用。
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关键词
木质素催化氧化氮掺杂炭载体单酚类化合物