针对木质素氧化降解制备高附加值芳香醛反应过程存在的转化率低、产物不易分离、容易深度氧化以及催化剂难以循环使用等问题,项目拟将含有π电子对或配位能力强的原子/基团引入到离子液体结构中,创制出对木质素和氧化催化剂具有良好溶解性能的新型离子液体,并采用反应-萃取分离耦合技术,构建出可回收液液两相反应-分离一体化体系,用于氧气选择性氧化降解木质素制备芳香醛的反应过程。利用液液两相催化体系利于产物分离及催化剂循环使用的特性,使木质素高效转化成产物芳香醛,并实现过程的反应-分离一体化以及离子液体/催化剂的回收循环使用。以期克服目前传统反应体系存在的缺点,为实现木质素选择性氧化降解过程的清洁化提供理论指导。
lignin;ionic liquid;oxidation degradation;aromatic aldehyde;catalysis
设计合成了12种新型离子液体,研究了离子液体对木质素的溶解性、降解性及其热稳定性等重要性质,筛选出对木质素的溶解性好、降解性强和热稳定性高的离子液体4种,分别为1,3-二甲基咪唑磷酸甲酯盐[Mmim]DMP、N-甲基吡啶磷酸甲酯盐[MPy]DMP、N,N-二甲基吗啉磷酸甲酯盐[Mmo]DMP、甲基三乙基铵磷酸甲酯盐[Mtet]DMP,并采用FT-IR、1H NMR、13C NMR和31P NMR等技术方法进行了表征,结果表明所合成的离子液体正是目标化合物。 采用反应-萃取分离耦合技术,在离子液体体系下构建出可回收液液两相反应-分离一体化体系,用于氧气选择性氧化降解木质素制备芳香醛的反应过程。结果表明在离子液体[Mmim]DMP和甲基异丙基酮构建的两相反应-分离一体化体系中,[Mmim]DMP 47.5 g、甲基异丙基酮30ml、木质素2.5 g、O2 压力2.5 MPa、反应温度175 oC和反应时间1.5 h的较佳反应条件下,木质素转化率达100%,芳香醛总收率近30%。且回收的离子液体重复使用6次后,木质素转化率和芳香醛的收率无显著降低,具有较好的重复使用性能。 上述研究结果达到了预期目标。