磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁和催化木质素解聚方法

本发明涉及木质素催化解聚，尤其涉及一种磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁和催化木质素解聚方法。

背景技术：

1、造纸工业会排放腥臭、有毒的黑液，其主要成分是半纤维素和微生物无法代谢的木质素，目前处理造纸黑液的主要方法是浓缩后与发电厂的煤粉混合烧掉，该处理方法一方面造成资源浪费，另一方面存在空气污染问题。因此，对造纸黑液中木质素的研究开发和综合利用成为一项具有重要社会效益和经济效益的工作。

2、木质素是一种广泛存在于高等植物细胞壁中的三维网状酚类聚合物，由三种基本芳香结构单元组成：紫丁香基(s)、愈创木基(g)和羟基苯基(h)单元，三种基本的木质素结构单体主要通过c-c、c-o键等连接。对木质素进行解聚处理，使其结构中的c-c或c-o健选择性断裂，产生酚类或其他小分子化学品，是实现木质素大规模综合利用的重要方法。

3、木质素可以通过热解或液相催化方法实现解聚。一般来说，木质素的热解需要较高的反应温度(400-800℃)，条件较为苛刻。与热解法相比，液相催化降解法具有反应条件温和、产物选择性高等优点。木质素液相催化降解过程中，c-c或c-o键在催化剂作用下断裂，形成芳香族或其他小分子化学品，而液相催化解聚木质素的关键是制备有效的催化剂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁和催化木质素解聚方法，用于实现木质素解聚。

2、本发明的目的采用以下技术方案实现：

3、一种磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁，所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁具有如式(1)所示的重复单元：

4、式(1)：

5、式(1)中，波浪线表示连接如式(1)所示的其他重复单元，m具有如式(2)所示的结构，r＝nh2或no2，即，三个r相同，可选自nh2或no2；

6、式(2)：

7、式(2)中的黑色加粗短线表示用于键合至so2基团。

8、磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁以下简称为式(1)催化剂，式(1)催化剂的一种具体结构如下述结构式所示。

9、

10、一种如上述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的制备方法，包括：

11、

12、将式a所示的化合物和式b所示的化合物在dmf溶剂中加热反应，得到如式(1)所示的磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁。

13、优选地，式a所示的化合物和式b所示的化合物的重量比为1：(1-10)，在加热反应前，对混合物进行超声处理，加热反应的温度为120℃。

14、具体地，dmf溶剂的总体积(ml)可以是式a所示的化合物和式b所示的化合物总重量(g)的5-50倍。

15、一种催化木质素解聚方法，包括：

16、将木质素和如式(1)所示的磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁置于水和乙腈的混合溶剂中，溶液的ph值至小于5、且大于1，加入双氧水，加热搅拌，实现木质素解聚。

17、水和乙腈体积比可以为6:1-1:1，混合溶剂的总体积(ml)可以是木质素重量(g)的50-250倍。

18、优选地，以木质素的重量计，所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的重量比为0.5wt％-6wt％。

19、优选地，以木质素的重量计，所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的重量比为3.5wt％。

20、优选地，加热温度为120-150℃，反应时间为40-200min。

21、优选地，加热温度为135℃，反应时间为120min，用硫酸调节溶液的ph值至3。

22、优选地，所述双氧水的浓度为2.5×10-2-20×10-2mol/l。

23、优选地，所述双氧水的浓度为15×10-2mol/l。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

25、本发明制备得到一种新型的磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁，采用该催化剂对木质素进行催化氧化解聚，条件温和，解聚产物中酚类化合物的选择性好。

技术特征：

1.一种磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁，其特征在于，所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁具有如式(1)所示的重复单元：

2.一种如权利要求1所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的制备方法，其特征在于，式a所示的化合物和式b所示的化合物的重量比为1：(1-10)，在加热反应前，对混合物进行超声处理，加热反应的温度为120℃。

4.一种催化木质素解聚方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述催化木质素解聚方法，其特征在于，以木质素的重量计，所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的重量比为0.5wt％-6wt％。

6.根据权利要求5所述催化木质素解聚方法，其特征在于，以木质素的重量计，所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁的重量比为3.5wt％。

7.根据权利要求4所述催化木质素解聚方法，其特征在于，加热温度为120-150℃，反应时间为40-200min。

8.根据权利要求7所述催化木质素解聚方法，其特征在于，加热温度为135℃，反应时间为120min，用硫酸调节溶液的ph值至3。

9.根据权利要求4所述催化木质素解聚方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为2.5×10-2-20×10-2mol/l。

10.根据权利要求9所述催化木质素解聚方法，其特征在于，所述双氧水的浓度为15×10-2mol/l。

技术总结
本发明公开了一种磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁和催化木质素解聚方法。所述磺酰氯修饰木素基载体负载酞菁铁具有如式(1)所示的重复单元：式(1)中，波浪线表示连接如式(1)所示的其他重复单元，M具有如式(2)所示的结构，R＝NH<subgt;2</subgt;或NO<subgt;2</subgt;；采用该催化剂对木质素进行催化氧化解聚，条件温和，产物中酚类物质选择性好。

技术研发人员：杜芳黎,冼学权,唐培朵,黎演明,马蓝宇,黄译锋
受保护的技术使用者：广西科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24