高效光催化劑合成及應(yīng)用于可見光催化木質(zhì)素解聚的研究.pdf

1、地球上化石燃料儲(chǔ)備的日益枯竭和溫室氣體排放的快速增長以及其他環(huán)境污染物推動(dòng)了可再生能源技術(shù)的發(fā)展。由于富含芳香碳，木質(zhì)素可分解出有價(jià)值的化學(xué)品和化石燃料的替代品。然而，木質(zhì)素復(fù)雜而穩(wěn)定的化學(xué)鍵使木質(zhì)素解聚成為了難題。常規(guī)催化解聚木質(zhì)素的方法都需要高溫（>80℃），但一些如游離酚類和γ-醇類官能團(tuán)卻不能承受如此高的溫度。太陽能是一種理想的可代替化石燃料的可再生能源，并且由于太陽能可再生、無毒和可持續(xù)的特性，對(duì)于太陽能的利用已經(jīng)引起了越來越

2、廣泛的關(guān)注。鑒于未來潛在的能源危機(jī)和環(huán)境污染，利用太陽能在常溫常壓下選擇性光催化轉(zhuǎn)化木質(zhì)素制備重要的芳香化合物和高附加值產(chǎn)物是一種高度創(chuàng)興的方法，這一理念受到了越來越廣泛的關(guān)注。因此，我們?cè)噲D通過開發(fā)可見光下室溫解聚木質(zhì)素的方法解決上述問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。本文結(jié)合綠色化學(xué)倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展的理念，將可見光應(yīng)用于解聚木質(zhì)素反應(yīng)中，通過構(gòu)建新型非均相和均相催化劑，實(shí)現(xiàn)了常溫常壓可見光條件下高效解聚木質(zhì)素模型化合物的目標(biāo)，并將

3、其成功應(yīng)用于解聚天然木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單體的反應(yīng)。論文中還通過一系列的表征和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了催化劑構(gòu)效關(guān)系和催化機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴為了克服均相金屬催化劑對(duì)環(huán)境造成的重金屬離子污染，降低反應(yīng)的成本，通過點(diǎn)擊化學(xué)的方法將均相銥多吡啶催化劑負(fù)載到巰基功能化介孔泡沫氧化硅上，制備的非均相催化劑Ir-MCF穩(wěn)定性高，比表面積大（355 m2/g），分散性好。并將Ir-MCF成功應(yīng)用于可見光條件下解聚木質(zhì)素模型化合物反應(yīng)中，得到了85

4、％以上的轉(zhuǎn)化率和得率；而且Ir-MCF催化劑重復(fù)套用五次活性并沒有明顯降低，仍保持80%以上的得率。并且對(duì)于常見的幾種木質(zhì)素單體衍生物都有很好的解聚活性，產(chǎn)率都能達(dá)到90%左右，說明Ir-MCF在催化天然木質(zhì)素解聚的反應(yīng)中有一定的應(yīng)用前景。⑵為了有效緩解解聚天然木質(zhì)素時(shí)對(duì)過渡金屬催化劑的依賴，成功將一種非金屬的有機(jī)小分子苝酰亞胺催化劑（PDI）應(yīng)用于可見光條件下解聚木質(zhì)素模型化合物反應(yīng)中，得到了95%以上的轉(zhuǎn)化率和得率。這種苝酰亞胺催化