电催化解聚木质素的方法与应用

本发明属于木质素解聚领域。更具体地说，本发明涉及一种电催化解聚木质素的方法与应用。

背景技术：

1、化石燃料的枯竭以及对环境的不良影响，使人们对其日益广泛关注。木质素是最丰富的天然酚类生物聚合物，是一种价格低廉、来源广泛且未充分利用的天然生物质资源，将其用于生产生物燃料和可再生的小分子芳香族化合物，可以降低对化石能源的依赖。木质素主要由对-羟基苯基木质素(h-木质素)、愈创木基木质素(g-木质素)、紫丁香基木质素(s-木质素)的三种苯丙类单体组成，其区别在于是由不同类型的c-o键(β-o-4、α-o-4和4-o-5等)连接。而c-o的键能相对较高(218-314kj mol-1)，断裂c-o键是木质素解聚的最有前途的途径，因此其选择性和有效的裂解是木质素价值化的主要挑战之一。

2、电催化氧化是一种很有前景的木质素解聚技术，与其他催化方法相比较，电催化氧化具有明显的优势，例如反应条件温和、效率高、成本低。而电催化解聚木质素虽有成功的先例，但是往往需要加入催化剂才能达到电解解聚的效果，因此，开发一种无需使用催化剂的木质素电解聚方法对木质素的加工利用具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明的一个目的是提供一种电催化解聚木质素的方法，其无需使用任何催化剂，木质素溶解在溶剂中，在辅助电解质存在的条件下进行电解，即可将木质素解聚，操作简单、底物转化率高、产物选择性好以及绿色高效等特征。

3、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种电催化解聚木质素的方法，在电解槽中加入有机溶剂，木质素，辅助电解质，以电化学工作站为电源，铂片为工作电极，泡沫镍、石墨棒或碳布中的一种为对电极，氯化银电极作参比电极，在搅拌作用下通电电解，即可将木质素解聚。

4、优选的是，有机溶剂为甲醇、丙酮、乙腈中的一种。

5、优选的是，木质素为天然木质素或其模型分子，木质素模型分子为苄基苯基醚、联苄、2-苯氧基-1-苯丙酮中的一种或几种。

6、优选的是，辅助电解质可为有机碱或者无机盐，有机碱为四丁基四氟硼酸铵、四丁基氢氧化铵、2,6-二甲基吡啶、高氯酸四丁基铵、溴化四丁基铵中的一种；无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化锌、氯化钙、氯化镍、氯化钙、氯化镁中的一种。

7、优选的是，辅助电解质的浓度为0.01-20m。

8、优选的是，使用直流电电解，电解电流为5-200ma。

9、优选的是，电解时间为0.5-12h。

10、一种电催化解聚木质素的方法在制备苯甲醛二甲缩醛、苯甲醛、苯甲醇中的应用。

11、本发明至少包括以下有益效果：

12、第一、本发明提供的木质素电催化解聚方法，无需使用任何催化剂，具有成本低、木质素转化率高、反应条件简单、反应速度快以及生产效率高等特点，解决了现有技术中电催化解聚木质素存在的操作步骤繁杂、底物转化率低、产物选择性不好等问题。

13、第二、本发明在室温常压条件下，木质素模型化合物苄基苯基醚以甲醇作溶剂，四丁基四氟硼酸铵作辅助电解质，以铂片为工作电极，碳布为对电极，在室温下进行电解反应，得到高收率的苯甲醛二甲缩醛。

14、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.电催化解聚木质素的方法，其特征在于，在电解槽中加入有机溶剂，木质素，辅助电解质，以电化学工作站为电源，铂片为工作电极，泡沫镍、石墨棒或碳布中的一种为对电极，氯化银电极作参比电极，在搅拌作用下通电电解，即可将木质素解聚。

2.根据权利要求1所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，有机溶剂为甲醇、丙酮、乙腈中的一种。

3.根据权利要求2所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，木质素为天然木质素或其模型分子。

4.根据权利要求3所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，木质素模型分子为苄基苯基醚、联苄、2-苯氧基-1-苯丙酮中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，辅助电解质可为有机碱或者无机盐，有机碱为四丁基四氟硼酸铵、四丁基氢氧化铵、2,6-二甲基吡啶、高氯酸四丁基铵、溴化四丁基铵中的一种；无机盐为氯化钠、氯化钾、氯化铝、氯化锌、氯化钙、氯化镍、氯化钙、氯化镁中的一种。

6.根据权利要求1所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，辅助电解质的浓度为0.01-20m。

7.根据权利要求1所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，使用直流电电解，电解电流为5-200ma。

8.根据权利要求1所述的电催化解聚木质素的方法，其特征在于，电解时间为0.5-12h。

9.如权利要求1-8任一项所述的电催化解聚木质素的方法在制备苯甲醛二甲缩醛、苯甲醛、苯甲醇中的应用。

技术总结
本发明公开了一种电催化解聚木质素的方法，具体地，在电解槽中加入有机溶剂，木质素，辅助电解质，以电化学工作站为电源，铂片为工作电极，泡沫镍、石墨棒或碳布中的一种为对电极，氯化银电极作参比电极，在搅拌作用下通电电解，即可将木质素解聚。本发明还公开了利用电催化解聚木质素的方法在制备苯甲醛二甲缩醛、苯甲醛、苯甲醇等产物中的应用。本发明无需使用任何催化剂，木质素溶解在溶剂中，在辅助电解质存在的条件下进行电解，即可将木质素解聚，具有操作简单、底物转化率高、产物选择性好以及绿色高效等特点。

技术研发人员：张宏喜,李忠轲,韦良,杨晶,杨显德,李猛,唐树玉,罗佳羽
受保护的技术使用者：南宁师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24