为解决环境污染和高效利用木质素问题,用多金属氧酸盐在有机溶剂-水等介质中催化降解木质素,探索降解方法(如水热法、微波辐照法等)和降解条件对木质素产物分子量和官能团的影响,确定降解产物活性官能团含量和分散度与催化条件的关系,实现催化过程对降解产物的调控性。利用XRD、核磁共振和光电子能谱等分析催化反应前后多金属氧酸盐结构和元素价态的变化,以木质素模型化合物为切入点,结合理论计算研究催化过程中的电子转移机制,揭示多金属氧酸盐对木质素催化降解的作用机制。对降解后的木质素进行改性制备木质素基模板剂,分别利用溶胶-凝胶和水热合成法制备二氧化硅多孔材料。通过吸附-脱附实验和XRD、SEM及TEM等多种分析手段表征二氧化硅多孔材料的孔容、孔径和有序性,确定木质素的活性官能团含量、分散度和改性方法对二氧化硅多孔材料孔状特征的影响,设计出具有高度有序性和孔径可调性二氧化硅多孔材料的制备方法。
lignin;polyoxometallates;porous silica;degradation;
利用具有Keggin结构的HnXW12O40(n=3,X=P;n=4,X=Si)对工业碱木质素进行了催化降解,采用紫外分光光度法和乙酰化结合电位滴定法测定了降解活化后碱木质素的酚羟基和总羟基含量,分别研究了反应温度、反应时间、催化剂用量和溶剂体系等因素对催化降解后碱木质素羟基含量的影响,确定了多酸催化降解碱木质素的最佳工艺条件。利用高效液相凝胶色谱(GPC)和Raman光谱对降解后的木质素进行了分析;对催化剂进行回收,同时利用XPS和XRD分析了反应后H4SiW12O40结构和各元素的价态,结合理论计算研究多酸催化降解木质素过程的电荷转移机制,推断降解机理。 对木质素改性制备了木质素季胺盐。以该表面活性剂为模板剂,正硅酸乙酯为无机硅源,采用水热合成方法制备二氧化硅介孔孔材料。利用红外光谱和差热-热重分析确定了去除模板剂的烧结温度;结合比表面积测试,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析手段,探讨了不同反应温度、反应时间和烧结时间以及溶剂体系对二氧化硅材料比表面积和表面形貌的影响,确定了制备介孔二氧化硅材料的制备方法。 利用溶胶-凝胶的方法,以木质素季铵盐为模板剂,正硅酸乙酯为无机前驱物制备了二氧化硅大孔材料。根据比表面积、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的测试结果,分析了原料投料比和溶剂体系,反应温度等影响因素,确定了以木质素季铵盐为模板剂可控制备二氧化硅多孔材料的方法。