高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 331-340.doi: 10.7503/cjcu20190439
韩洪晶(),葛芹,陈彦广,王海英,赵宏志,王怡真,张亚男,邓冀童,宋华,张梅
收稿日期:
2019-08-05
出版日期:
2020-02-10
发布日期:
2019-12-04
通讯作者:
韩洪晶
E-mail:hongjing_han@163.com
基金资助:
HAN Hongjing(),GE Qin,CHEN Yanguang,WANG Haiying,ZHAO Hongzhi,WANG Yizhen,ZHANG Yanan,DENG Jitong,SONG Hua,ZHANG Mei
Received:
2019-08-05
Online:
2020-02-10
Published:
2019-12-04
Contact:
Hongjing HAN
E-mail:hongjing_han@163.com
Supported by:
摘要:
采用溶胶-凝胶法合成了一系列镨掺杂的铁酸钙氧化物(Ca1-xPrxFeO3, 简称CPF-x), 优化了其焙烧机制, 研究了其对甘蔗渣木质素(BL)的催化热解作用, 考察了其再生性能. 研究结果表明, CPF-x适宜的合成及焙烧参数分别为: x=0.5, 焙烧温度为800 ℃, 焙烧时间为6 h, 在该条件下得到的CPF-0.5-800-6呈立方晶相, 为疏松多孔结构; 掺杂Pr后, 其比表面积提高了近3倍. CPF-0.5-800-6对BL催化热解最佳工艺参数为: m(CPF-0.5-800-6)∶m(BL)=1∶3, 热解温度为650 ℃, 液相收率最大可达20.73%, 其中主要产物为紫丁香酚类、 苯酚类及愈创木酚类, 其总选择性为63.21%. 以CPF-0.5-800-6为催化剂, 紫丁香酚类化合物选择性由20.60%增大到29.59%, 实现了提高BL催化热解中某种单酚化合物的选择性. CPF-0.5-800-6经5次催化热解-再生循环反应后, 仍具有良好的反应活性和结构稳定性.
中图分类号:
韩洪晶,葛芹,陈彦广,王海英,赵宏志,王怡真,张亚男,邓冀童,宋华,张梅. Ca1-xPrxFeO3催化热解甘蔗渣木质素制备酚类化合物[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 331-340.
HAN Hongjing,GE Qin,CHEN Yanguang,WANG Haiying,ZHAO Hongzhi,WANG Yizhen,ZHANG Yanan,DENG Jitong,SONG Hua,ZHANG Mei. Production of Phenolic Compounds from Bagasse Lignin via Catalytic Pyrolysis of Ca1-xPrxFe
Fig.1 XRD patterns of metal oxides and Ca1-xPrxFeO3 with different Pr loading a. Fe2O3; b. CaO; c. Pr6O11; d. CPF-0; e. CPF-0.1; f. CPF-0.3; g. CPF-0.5; h. CPF-0.7.
Sample | SBET/(m2·g-1) | Vp/(cm3·g-1) | Dp/nm |
---|---|---|---|
CF | 17.37 | 0.1155 | 26.60 |
CPF-0.5 | 66.65 | 0.3800 | 22.80 |
Table 1 Parameters of CF and CPF-0.5-800-6 determined by BET
Sample | SBET/(m2·g-1) | Vp/(cm3·g-1) | Dp/nm |
---|---|---|---|
CF | 17.37 | 0.1155 | 26.60 |
CPF-0.5 | 66.65 | 0.3800 | 22.80 |
No. | t/min | Compound | Type | Content of liquid product(%) | |
---|---|---|---|---|---|
BL | BL+CPF-0.5-800-6 | ||||
1 | 7.467 | ![]() | Phenolic | 2.73 | 3.82 |
2 | 8.687 | ![]() | Phenolic | —— | 1.32 |
3 | 9.017 | ![]() | Phenolic | —— | 1.86 |
4 | 9.229 | ![]() | Phenolic | 9.41 | 10.18 |
5 | 10.098 | ![]() | Ether | —— | 2.30 |
6 | 10.434 | ![]() | Phenolic | —— | 1.27 |
7 | 10.62 | ![]() | Guaiacol | —— | 1.04 |
8 | 10.831 | ![]() | Guaiacol | 2.37 | 3.61 |
9 | 11.195 | ![]() | Ether | 7.37 | 4.89 |
10 | 11.476 | ![]() | Ether | —— | 1.43 |
11 | 12.084 | ![]() | Ether | 3.02 | 2.39 |
12 | 12.574 | ![]() | Ketone | 3.22 | 11.47 |
No. | t/min | Compound | Type | Content of liquid product(%) | |
BL | BL+CPF-0.5-800-6 | ||||
13 | 13.069 | ![]() | Syringol | 14.79 | 22.63 |
14 | 13.733 | ![]() | Guaiacol | 2.45 | 2.18 |
15 | 13.742 | ![]() | Ether | 2.39 | —— |
16 | 14.317 | ![]() | Phenolic | 5.06 | 3.82 |
17 | 14.374 | ![]() | Guaiacol | —— | 2.06 |
18 | 15.393 | ![]() | Ketone | 4.66 | —— |
19 | 15.78 | ![]() | Ketone | 2.34 | 1.74 |
20 | 16.228 | ![]() | Syringol | —— | 1.29 |
21 | 16.307 | ![]() | Ester | —— | 1.03 |
22 | 16.901 | ![]() | Guaiacol | —— | 2.46 |
23 | 17.344 | ![]() | Syringol | —— | 1.73 |
24 | 17.717 | ![]() | Syringol | 3.57 | 1.38 |
25 | 18.118 | ![]() | Syringol | 2.24 | 2.56 |
26 | 20.046 | ![]() | Ester | —— | 1.37 |
Table 2 Contents of aromatic compounds in liquid products by GC/MS analyses
No. | t/min | Compound | Type | Content of liquid product(%) | |
---|---|---|---|---|---|
BL | BL+CPF-0.5-800-6 | ||||
1 | 7.467 | ![]() | Phenolic | 2.73 | 3.82 |
2 | 8.687 | ![]() | Phenolic | —— | 1.32 |
3 | 9.017 | ![]() | Phenolic | —— | 1.86 |
4 | 9.229 | ![]() | Phenolic | 9.41 | 10.18 |
5 | 10.098 | ![]() | Ether | —— | 2.30 |
6 | 10.434 | ![]() | Phenolic | —— | 1.27 |
7 | 10.62 | ![]() | Guaiacol | —— | 1.04 |
8 | 10.831 | ![]() | Guaiacol | 2.37 | 3.61 |
9 | 11.195 | ![]() | Ether | 7.37 | 4.89 |
10 | 11.476 | ![]() | Ether | —— | 1.43 |
11 | 12.084 | ![]() | Ether | 3.02 | 2.39 |
12 | 12.574 | ![]() | Ketone | 3.22 | 11.47 |
No. | t/min | Compound | Type | Content of liquid product(%) | |
BL | BL+CPF-0.5-800-6 | ||||
13 | 13.069 | ![]() | Syringol | 14.79 | 22.63 |
14 | 13.733 | ![]() | Guaiacol | 2.45 | 2.18 |
15 | 13.742 | ![]() | Ether | 2.39 | —— |
16 | 14.317 | ![]() | Phenolic | 5.06 | 3.82 |
17 | 14.374 | ![]() | Guaiacol | —— | 2.06 |
18 | 15.393 | ![]() | Ketone | 4.66 | —— |
19 | 15.78 | ![]() | Ketone | 2.34 | 1.74 |
20 | 16.228 | ![]() | Syringol | —— | 1.29 |
21 | 16.307 | ![]() | Ester | —— | 1.03 |
22 | 16.901 | ![]() | Guaiacol | —— | 2.46 |
23 | 17.344 | ![]() | Syringol | —— | 1.73 |
24 | 17.717 | ![]() | Syringol | 3.57 | 1.38 |
25 | 18.118 | ![]() | Syringol | 2.24 | 2.56 |
26 | 20.046 | ![]() | Ester | —— | 1.37 |
Compound | BL | BL+CPF-015-800-6 |
---|---|---|
Phenolics | 17.20 | 22.27 |
Guaiacols | 4.82 | 11.35 |
Syringols | 20.60 | 29.59 |
Ketones | 10.22 | 13.21 |
Ethers | 12.78 | 11.01 |
Others | 34.38 | 12.57 |
Table 3 Content of every type compounds(%)
Compound | BL | BL+CPF-015-800-6 |
---|---|---|
Phenolics | 17.20 | 22.27 |
Guaiacols | 4.82 | 11.35 |
Syringols | 20.60 | 29.59 |
Ketones | 10.22 | 13.21 |
Ethers | 12.78 | 11.01 |
Others | 34.38 | 12.57 |
Fig.11 Selectivities of various components in liquid products under different pyrolysis conditions a. Phenolics; b. guaiacols; c. syringols; d. ketones; e. ethers; f. others.
Fig.12 Liquid yields of catalytic pyrolysis of BL by CPF-0.5-800-6 after 5 redox recycles(A) and selectivities of various components in liquid products at 1st and 5th pyrolysis reaction(B) a. Phenolics; b. guaiacols; c. syringols; d. ketones; e. ethers; f. others.
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