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[1]罗海彬,宋志杰,吴锦胜,等.改性介孔分子筛Zr-MCM-41对纤维素热裂解的影响[J].武汉工程大学学报,2019,(01):40-45.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2019. 01. 006]
　LUO Haibin,SONG Zhijie,WU Jinsheng,et al.Effect of Modified Mesoporous Molecular Sieve Zr-MCM-41 on Pyrolysis of Cellulose[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2019,(01):40-45.[doi:10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2019. 01. 006]
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改性介孔分子筛Zr-MCM-41对纤维素热裂解的影响(/HTML)
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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
期数:
2019年01期
页码:
40-45
栏目:
化学与化学工程
出版日期:
2019-03-23

文章信息/Info

Title:
Effect of Modified Mesoporous Molecular Sieve Zr-MCM-41 on Pyrolysis of Cellulose
文章编号:
20190106
作者:
罗海彬1; 宋志杰1; 吴锦胜1; 张　波*1; 2; 杨昌炎1; 2; 3; 丁一刚1; 2
1. 武汉工程大学化工与制药学院，湖北 武汉 430205；2. 绿色化工过程教育部重点实验室（武汉工程大学），湖北 武汉 430205；3. 催化材料制备及应用湖北省重点实验室（黄冈师范学院），湖北 黄冈 438000
Author(s):
LUO Haibin 1;  SONG Zhijie 1;  WU Jinsheng 1;  ZHANG Bo*1; 2 ;  YANG Changyan1;  2;  3;  DING Yigang1; 2
1. School of Chemical Engineering and Pharmacy， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China；2. Key Laboratory of Green Chemical Process （Wuhan Institute of Technology）， Ministry of Education， Wuhan 430205， China；3. Key Laboratory of Preparation and Application of Catalytic Materials in Hubei Province（Huanggang Normal College）， Huanggang 438000， China
关键词:
纤维素; Zr-MCM-41; 催化热裂解; 裂解气相色谱质谱联用; 糠醛
Keywords:
cellulose;  Zr-MCM-41;  catalytic pyrolysis;  pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry; furfural
分类号:
TQ352.2
DOI:
10. 3969/j. issn. 1674?2869. 2019. 01. 006
文献标志码:
A
摘要:
采用溶胶凝胶法制备并筛选出对纤维素裂解催化效果最佳的改性介孔分子筛Zr-MCM-41。通过比表面积测定（BET）可知，Zr-MCM-41（[nSi∶nZr]为100∶1、75∶1、50∶1）具有886~1157 m2/g的比表面积、3.21~4.04 nm的平均孔径、0.58~0.94 mL/g孔容。通过扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDX）表征证实掺杂金属Zr质量分数在0.79~1.75%之间，可知其已成功负载到分子筛孔道和骨架上。将制备的介孔分子筛应用于纤维素的催化热裂解。裂解气相色谱质谱联用（Py-GC-MS）的结果表明：分子筛Zr-MCM-41在纤维素的热裂解过程中促进大分子化合物（如脱水糖）的降解，使其二次裂解反应和开环反应加剧，反应主要促进呋喃类化合物的生成，如糠醛和5-羟甲基糠醛。以糠醛作为目标产物时，[nSi∶nZr]为50的Zr-MCM-41催化效果最佳，裂解产物中糠醛含量是无催化剂条件下的12.7倍。
Abstract:
Modified mesoporous molecular sieves of Zr-MCM-41 were prepared by sol-gel method and screened in the catalytic pyrolysis of cellulose. Brunauer-Emmett-Teller （BET） characterization showed that Zr-MCM-41 （Si/Zi mole ratio of 100∶1， 75∶1， 50∶1） had a specific surface area of 886-1157 m2/g， an average pore diameter of 3.21-4.04 nm， and a pore volume of 0.58-0.94 mL/g. It was confirmed by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray （SEM-EDX） characterization that Zr was successfully loaded onto the molecular sieve pores and the skeleton， and the mass fraction of the doped metal Zr was between 0.79% and 1.75%. The Zr-MCM-41 was used as the catalyst for pyrolysis of cellulose. The results of pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry （Py-GC-MS） show that molecular sieves of Zr-MCM-41 promote the degradation of macromolecular compounds （such as anhydrosugars）， and the secondary cracking reaction and ring-opening reaction of anhydrosugars were intensified. The reactions mainly promote the formation of furan compounds such as furfural and 5-hydroxymethylfurfural. When furfural is the target product， Zr-MCM-41 with the Si/Zr mole ratio of 50 shows the best catalytic activity， and the furfural content in pyrolytic products is 12.7 times that of the catalyst-free condition.

参考文献/References:

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2018-07-29基金项目：武汉工程大学校长基金（20170602）作者简介：罗海彬，本科生。E-mail： [email protected]*通讯作者：张　波，博士，教授。[email protected]引文格式：罗海彬，宋志杰，吴锦胜，等. 改性介孔分子筛Zr-MCM-41对纤维素热裂解的影响［J］. 武汉工程大学学报，2019，41（1）：40-45.
更新日期/Last Update: 2019-02-18