[发明专利]一种可见光光催化木质素制备芳香化合物的方法

说明书

本发明涉及一种可见光光催化木质素制备芳香化合物的方法，其包括：在密闭的透光反应器中，将木质素反应底物和可见光光催化剂加入溶剂中形成木质素裂解反应体系，然后在惰性气体保护下，搅拌进行裂解反应，得到芳香化合物；其中，可见光光催化剂为负载型金属基催化剂，所述金属包括元素周期表的第Ⅷ族中的过渡金属和贵金属。本发明主要以廉价的金属镍作为催化剂，价格低廉制备简单，且催化裂化C‑O芳基醚键过程具有条件温和、高选择性和高转化率的优点。引入光驱动大幅降低了催化反应的能耗，具有更高的安全性。木质素主要由C‑O芳基醚键连接而成，是一种重要的可再生资源，木质素的催化裂化利用具有广阔的前景。

技术领域

本发明属于木质素催化裂化技术领域，涉及一种可见光光催化木质素制备芳香化合物的方法。

背景技术

木质素是一种广泛存在于自然界中且价格低廉的可再生资源。木质素、纤维素和半纤维素是植物骨架的主要成分。木质素基本结构单元是苯丙烷结构，由醚键和碳碳键连接而成。木质素是自然界中最广泛的具有芳香结构的来源，但是却一直以来没有被利用起来。芳香化合物是一类极其重要的工业大宗商品，用途几乎囊括了我们的衣食住行各个环节，市场广阔。工业上制备芳香化合物主要有石油路线和煤路线，通过催化重整和蒸汽裂化等方法得到。随着化石能源的枯竭，寻求一种可替代路线至关重要。催化裂化木质素，选择性地裂解醚键，保留芳香结构，从而制备芳香化合物，是一种新型的解决方案。

中国专利CN106748640A公开了一种光催化转化木质素制备芳香化合物的方法，利用硫化物半导体催化剂光催化木质素转化为芳香化合物。可以实现高选择性和高转化率，具有反应条件温和、催化剂价格低廉等优点。中国专利CN108456133A公开了一种光催化裂解木质素模型化合物和真实木质素的方法，利用半导体光催化剂ZnIn₂S₄在乙腈溶剂中光催化木质素转化为芳香化合物，可以实现对β-O-4键的选择性裂解。该体系同样具有条件温和的优点。中国专利CN103508857A公开了一种无外加氢气条件下木质素解聚的方法。该方法所使用的催化剂包括Ni、Pd、Pt、Ru、Cu、Zn中的一种或多种，载体主要有SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、ZnO磷铝分子筛、硅铝分子筛、活性炭等等，反应温度在140-300℃。

从目前的文献上来看，目前催化木质素转化成芳香化合物主要集中在热解、催化裂化，利用可见光光催化木质素的专利方法只有少数。对于一般的热解和催化裂化，缺点有选择性低、消耗氢气、反应温度高，且催化剂多为贵金属，价格昂贵。相比之下，可见光光催化木质素转化成芳香化合物能够实现反应条件温和、可调控、选择性高。目前已有文献报道的可见光光催化法存在催化剂成本高、反应体系复杂且含硫，反应需在氢气气氛中进行等缺点。

因此，目前存在的问题是需要研究开发一种催化剂成本较低，反应体系简单且不含硫，反应过程中无需维持氢气气氛的可见光光催化木质素制备芳香化合物的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的光催化木质素制备芳香化合物方法存在的催化剂成本高、反应体系复杂且含硫，反应需在氢气气氛中进行等缺陷，提供一种可见光光催化木质素制备芳香化合物的方法，该方法具有催化剂制备简单且价格低廉、反应体系简单不含硫无污染，对环境友好，且反应过程中无需氢气气氛。

为此，本发明提供了一种利用可见光光催化木质素制备芳香化合物的方法，其包括：在密闭的透光反应器中，将木质素反应底物和可见光光催化剂加入溶剂中形成木质素裂解反应体系，然后在惰性气体保护下，搅拌进行裂解反应，得到芳香化合物；

其中，可见光光催化剂为负载型金属基催化剂，所述金属包括元素周期表的第Ⅷ族中的过渡金属和贵金属。

在本发明的一些实施例中，所述金属包括钯、铂、铑和镍中的一种或几种，优选为镍。