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改性铌酸在线催化裂化碱木质素热解蒸气的研究
引用本文:张志峰, 蒋明月, 李淑君, 王清文, 张志军. 改性铌酸在线催化裂化碱木质素热解蒸气的研究[J]. 西南林业大学学报, 2018, 38(6): 172-181.doi:10.11929/j.issn.2095-1914.2018.06.023
作者姓名:张志峰  蒋明月  李淑君  王清文  张志军
作者单位:1. 东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150040;2. 华南农业大学材料与能源学院, 广东 广州 510642
基金项目:

摘要:利用煅烧法制备了改性铌酸催化剂, 用裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)在650 ℃下对碱木质素进行了催化热解和热解产物分析, 并对改性铌酸(Nb-350)进行FT-IR、BET、XPS、NH3-TPD分析表征, 在铌酸作用下木质素的热裂解特性进行研究, 探索催化剂用量、热解温度、热解时间、升温速率对碱木质素热裂解的影响。结果表明:煅烧过程中改性铌酸中的结晶水减少; Nb-350的孔容增大, 介孔比例增大, 具有弱酸性位点; 碱木质素的热裂解产物主要是芳香烃和酚类物质, 如苯、甲苯、甲基苯酚、甲氧基苯酚等; Nb-350能很好的促进酚类产物的生成, 产量可达85%以上; 裂解温度650 ℃、时间40 s、4倍催化剂用量下更有利于提高酚类和芳香烃类产物的产率。
摘    要:利用煅烧法制备了改性铌酸催化剂, 用裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)在650 ℃下对碱木质素进行了催化热解和热解产物分析, 并对改性铌酸(Nb-350)进行FT-IR、BET、XPS、NH3-TPD分析表征, 在铌酸作用下木质素的热裂解特性进行研究, 探索催化剂用量、热解温度、热解时间、升温速率对碱木质素热裂解的影响。结果表明:煅烧过程中改性铌酸中的结晶水减少; Nb-350的孔容增大, 介孔比例增大, 具有弱酸性位点; 碱木质素的热裂解产物主要是芳香烃和酚类物质, 如苯、甲苯、甲基苯酚、甲氧基苯酚等; Nb-350能很好的促进酚类产物的生成, 产量可达85%以上; 裂解温度650 ℃、时间40 s、4倍催化剂用量下更有利于提高酚类和芳香烃类产物的产率。

关 键 词:碱木质素   改性铌酸   催化裂解   热裂解-色谱/质谱联用技术
收稿时间:2018-04-16

In-line Catalytic Cracking of Kraft Lignin Pyrolysis Vapors over Modified Niobium Acid
Zhifeng Zhang, Mingyue Jiang, Shujun Li, Qingwen Wang and Zhijun Zhang. In-line Catalytic Cracking of Kraft Lignin Pyrolysis Vapors over Modified Niobium Acid[J]. Journal of Southwest Forestry University, 2018, 38(6): 172-181.doi:10.11929/j.issn.2095-1914.2018.06.023
Authors:Zhifeng Zhang  Mingyue Jiang  Shujun Li  Qingwen Wang  Zhijun Zhang
Affiliation:1. Key Laboratory of Ministry of Education for Bio-based Material Science and Technology, Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang 150040, China;2. College of Materials and Energy, South China Agricultural University, Guangzhou Guangdong 510642, China
Abstract:In this study, modified niobium acid was prepared by calcination method. The catalytic pyrolysis and pyrolysis product of kraft lignin were analyzed by Py-GC/MS at 650 ℃. The modified niobium acid (Nb-350) was characterized by FT-IR, BET, XPS and NH3-TPD. The effects of catalyst-to-lignin weight ratio, pyrolysis temperature, pyrolysis time and heating rate on kraft lignin CFP were explored. FT-IR and XPS analysis showed that the crystallization water in the modified niobium acid decreased during the calcination process. BET analysis showed that the pore volume and mesoporous ratio of Nb-350 increased. NH3-TPD showed that Nb-350 has weak acid sites. Pyrolysis products of kraft lignin mainly contained benzene, toluene, methyl phenol and methoxyphenols. Nb-350 promotes the yield of phenols (up to 85%). The pyrolysis parameters (pyrolysis temperature: 650 ℃, pyrolysis time: 40 s, catalyst-to-lignin ratio: 4) optimized to improve the yield of phenols and aromatic hydrocarbons.
Keywords:kraft lignin  modified niobium acid  catalytic cracking  Py-GC  MS
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