竹炭碳磺酸的制備及其在纖維素水解中的應(yīng)用.pdf

1、綠色高效地開發(fā)利用以纖維素為主的可再生資源對當(dāng)今社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。碳磺酸是纖維素水解制葡萄糖的重要催化劑之一，但目前大多數(shù)生物質(zhì)碳磺酸在水解反應(yīng)中都存在傳質(zhì)效果差、催化效率不夠高的問題。本文以毛竹粉為碳源，系統(tǒng)研究了制備條件對竹炭碳磺酸表面磺酸量及微觀結(jié)構(gòu)的影響，旨在開發(fā)表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)有利于纖維素水解的碳磺酸催化劑。具體內(nèi)容分為以下三部分:
　　(1)通過控制炭化和磺化條件制備出了竹炭碳磺酸催化劑，用于催化纖維素水

2、解反應(yīng)。具體實驗過程為:10g竹粉在600℃下炭化3h，后經(jīng)150℃磺化6h，得到磺酸酸量高達0.79mmol·g-1，纖維素水解中葡萄糖收率高達31.24％。通過系統(tǒng)地表征手段對竹炭和竹炭碳磺酸微觀結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)現(xiàn)600℃時竹炭的還原性最強，容易進行磺化作用，磺化后芳香碳環(huán)上負(fù)載相當(dāng)數(shù)量的磺酸基團，竹炭表面存在大孔結(jié)構(gòu)。
　　(2)經(jīng)硫酸浸漬的竹粉，通過控制炭化-磺化過程來制備竹炭碳磺酸催化劑，系統(tǒng)研究浸漬條件、炭化條件、磺化

3、條件得出最優(yōu)制備條件為竹粉在1M硫酸溶液中按1∶4質(zhì)量比浸漬6h，經(jīng)600℃炭化1h，然后在150℃磺化6h。得到磺酸酸量高達1.12mmol·g-1，在纖維素水解中葡萄糖收率高達40.6％。采用XRD，BET，F(xiàn)T-IR和SEM等方法對竹碳磺酸催化劑進行微觀分析，發(fā)現(xiàn)炭化溫度的高低不僅影響竹碳磺酸的微觀結(jié)構(gòu)，而且影響芳香碳及其活潑氫的數(shù)量，進而可能影響磺酸量的大小。
　　(3)通過TG、FT-IR、Elemental Analy