褐煤及其解聚物构建金属催化剂与解聚物金属离子配位分离
发布时间：2023-02-01 14:04
褐煤等低阶煤作为重要的碳资源,具有高挥发分、高水含量及低热值等特点,直接作为能源物质利用时存在效率低、污染大等缺点。同时褐煤又含有丰富的天然结构单元,这使其作为非能源物质利用成为可能。因此,探索褐煤高值化非能源转化利用新途径是褐煤利用领域发展的现实需求和必然选择。氧化解聚是实现褐煤清洁高值化利用的潜在途径,但褐煤解聚物组成复杂,如何实现解聚物的有效利用是限制褐煤解聚利用的瓶颈问题。本文根据褐煤及氧化解聚物富含含氧有机酸性组分的特点,利用酸性含氧官能团与金属离子的配位作用,以褐煤或其氧化解聚物为有机配体,提出了褐煤及氧化解聚物不经复杂分离直接构建金属-有机复合催化剂这一利用新思路;在此研究基础上,发现金属离子能够与褐煤氧化解聚物中不同有机酸组分选择性配位结合,提出了褐煤氧化解聚物金属离子介导的有机酸配位分离新路线。本文主要研究工作与结果具体如下:（1）本文首先直接以褐煤为有机配体,利用褐煤中酸性官能团与Zr4+间的配位作用构建锆基催化剂,并将设计的催化剂应用于生物质衍生的羰基分子加氢转化反应中。系统研究了催化剂的制备条件和反应参数对催化剂性能的影响,并对所制备催化剂...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 褐煤非能源利用方式简介
1.3 褐煤解聚方法研究进展
1.3.1 低温萃取
1.3.2 高温热溶解
1.3.3 微生物降解
1.3.4 氧化解聚
1.4 褐煤解聚产物利用现状
1.4.1 解聚产物组成分析
1.4.2 现有解聚产物利用途径
1.5 褐煤解聚产物分离研究进展
1.5.1 离心或过滤
1.5.2 溶剂萃取
1.5.3 柱层析(色谱)分离法
1.5.4 低共熔溶剂法
1.5.5 抗溶剂法
1.6 褐煤及解聚物利用存在问题与选题依据
1.7 本文研究内容与思路
1.8 研究意义与创新点
第二章 褐煤原煤构建锆基催化剂
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂及仪器
2.1.2 催化剂制备
2.1.3 催化剂表征
2.1.4 转移加氢反应
2.1.5 催化剂稳定性和异质性实验
2.2 结果与讨论
2.2.1 催化剂筛选
2.2.2 催化剂结构表征
2.2.3 催化剂用量对活性的影响
2.2.4 反应温度对催化剂活性的影响
2.2.5 反应时间对催化剂活性的影响
2.2.6 加氢催化剂性能对比
2.2.7 催化剂稳定性
2.2.8 底物普适性及煤种适用性
2.2.9 催化机理分析
2.3 小结
第三章 褐煤解聚产物构建金属催化剂
3.1 实验部分
3.1.1 实验试剂
3.1.2 褐煤钌离子催化氧化解聚
3.1.3 锆基解聚产物催化剂制备及催化糠醛加氢反应
3.1.4 其它金属基解聚产物催化剂制备及催化相应反应
3.1.5 解聚产物中不同组分锆基和铜基催化剂制备
3.2 褐煤解聚物构建锆基加氢催化剂结果与讨论
3.2.1 催化剂筛选
3.2.2 氧化解聚产物表征
3.2.3 催化剂结构表征
3.2.4 催化剂用量对活性的影响
3.2.5 反应温度对催化剂活性的影响
3.2.6 反应时间对催化剂活性的影响
3.2.7 催化剂稳定性
3.2.8 底物拓展
3.2.9 解聚产物锆基催化剂与原煤锆基催化剂比较
3.3 褐煤解聚物构建其它类型催化剂结果与讨论
3.3.1 褐煤解聚物构建铜基氧化催化剂
3.3.2 褐煤解聚物构建铁基光催化催化剂
3.4 解聚物组分结构对催化剂性能影响及解聚物利用率分析
3.4.1 组分结构对催化剂性能影响
3.4.2 解聚物组分利用率分析
3.5 小结
第四章 褐煤氧化解聚产物金属离子配位分离有机酸
4.1 实验部分
4.1.1 实验试剂与设备
4.1.2 解聚物模拟母液制备及分析方法建立
4.1.3 解聚物真实母液制备
4.1.4 分离操作步骤
4.2 模拟母液体系分离结果与讨论
4.2.1 金属离子种类对模拟母液分离的影响
4.2.2 金属离子用量对模拟母液分离的影响
4.2.3 配位反应温度对模拟母液分离的影响
4.2.4 母液pH对模拟母液分离的影响
4.3 真实母液体系分离结果与讨论
4.3.1 金属离子种类对真实母液分离的影响
4.3.2 其它条件对真实体系分离的影响
4.3.3 分离中间体的结构表征
4.3.4 金属离子回收利用
4.4 小结
结论
展望
参考文献
致谢
附录
附录A 模拟体系分离HPLC附图
附录B 真实体系分离HPLC附图
攻读学位期间研究成果
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]重质有机资源热解过程中的自由基化学[J]. 刘振宇. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[2]褐煤选择性氧化制羧基化学品[J]. 杨帆,侯玉翠,任树行,吴卫泽. 中国科学:化学. 2018(06)
[3]内蒙胜利褐煤微生物降解工艺条件优化[J]. 李建涛,刘向荣,黄璐,杨旭东,李婷. 煤炭技术. 2017(07)
[4]胜利褐煤半焦显微结构及其燃烧反应性能[J]. 滕英跃,宋银敏,李阳,智科端,陈琛,赵菊芳,张永强,刘全生. 煤炭学报. 2015(02)
[5]静电纺丝法制备煤基纳米碳纤维及其在超级电容器中的应用[J]. 何一涛,王鲁香,贾殿赠,赵洪洋. 高等学校化学学报. 2015(01)
[6]煤炭间接液化:从基础到工业化[J]. 相宏伟,杨勇,李永旺. 中国科学:化学. 2014(12)
[7]基于~1H-NMR的胜利褐煤原位低温干燥过程中弛豫时间及孔结构变化[J]. 滕英跃,廉士俊,宋银敏,刘全生,余海燕,李阳,智科端,张永强. 煤炭学报. 2014(12)
[8]褐煤氧解制备煤基腐植酸的工艺及产物性质[J]. 张水花,李宝才,成飞翔. 湖北农业科学. 2014(21)
[9]胜利褐煤二硫化碳-丙酮萃取物的超临界醇解物的GC/MS分析[J]. 丛兴顺,宗志敏,魏贤勇. 吉林化工学院学报. 2014(03)
[10]先锋褐煤及其热溶残煤的过氧化氢氧解[J]. 潘春秀,魏贤勇,李汉青,水恒福,王知彩,祝婉婉,赵智军,宗志敏. 燃料化学学报. 2013(12)
博士论文
[1]昭通褐煤中有机质的分子组成结构特征和温和转化[D]. 李占库.中国矿业大学 2017
[2]褐煤有机质组成结构表征和催化加氢裂解反应[D]. 柳方景.中国矿业大学 2016
[3]褐煤的微生物解聚研究[D]. 姚菁华.中国矿业大学 2014
[4]煤炭、生物质选择性催化氧化制备化学品的研究[D]. 汪文化.北京化工大学 2013
[5]煤在NaOCl水溶液中的选择性氧化和产物的精细分离[D]. 宫贵贞.中国矿业大学 2011
[6]氢气在煤液化油中的溶解规律及其在煤高温快速液化中作用研究[D]. 罗化峰.太原理工大学 2011
[7]锡林浩特和霍林郭勒褐煤的超临界醇解[D]. 彭耀丽.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]褐煤两级氧化制羧基化学品及其结构的基础研究[D]. 李文彬.北京化工大学 2017
[2]低共熔法分离苯羧酸混合物及分离机理的研究[D]. 姬丽霞.北京化工大学 2017
[3]微波辅助过氧化氢氧化褐煤提取黄腐酸的研究[D]. 郑红磊.中国矿业大学 2016
[4]多种煤碱氧化制备苯羧酸及其产物分离的研究[D]. 吴桐.北京化工大学 2014
[5]褐煤在离子液体体系中热溶解聚的研究[D]. 张素芳.安徽工业大学 2014
[6]混合芳香羧酸的分离与精制方法研究[D]. 包秀秀.浙江大学 2014
[7]烟煤氧化及产物煤酸异构化制对苯二甲酸研究[D]. 关珺.大连理工大学 2002
本文编号：3734225
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 褐煤非能源利用方式简介
1.3 褐煤解聚方法研究进展
1.3.1 低温萃取
1.3.2 高温热溶解
1.3.3 微生物降解
1.3.4 氧化解聚
1.4 褐煤解聚产物利用现状
1.4.1 解聚产物组成分析
1.4.2 现有解聚产物利用途径
1.5 褐煤解聚产物分离研究进展
1.5.1 离心或过滤
1.5.2 溶剂萃取
1.5.3 柱层析(色谱)分离法
1.5.4 低共熔溶剂法
1.5.5 抗溶剂法
1.6 褐煤及解聚物利用存在问题与选题依据
1.7 本文研究内容与思路
1.8 研究意义与创新点
第二章 褐煤原煤构建锆基催化剂
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂及仪器
2.1.2 催化剂制备
2.1.3 催化剂表征
2.1.4 转移加氢反应
2.1.5 催化剂稳定性和异质性实验
2.2 结果与讨论
2.2.1 催化剂筛选
2.2.2 催化剂结构表征
2.2.3 催化剂用量对活性的影响
2.2.4 反应温度对催化剂活性的影响
2.2.5 反应时间对催化剂活性的影响
2.2.6 加氢催化剂性能对比
2.2.7 催化剂稳定性
2.2.8 底物普适性及煤种适用性
2.2.9 催化机理分析
2.3 小结
第三章 褐煤解聚产物构建金属催化剂
3.1 实验部分
3.1.1 实验试剂
3.1.2 褐煤钌离子催化氧化解聚
3.1.3 锆基解聚产物催化剂制备及催化糠醛加氢反应
3.1.4 其它金属基解聚产物催化剂制备及催化相应反应
3.1.5 解聚产物中不同组分锆基和铜基催化剂制备
3.2 褐煤解聚物构建锆基加氢催化剂结果与讨论
3.2.1 催化剂筛选
3.2.2 氧化解聚产物表征
3.2.3 催化剂结构表征
3.2.4 催化剂用量对活性的影响
3.2.5 反应温度对催化剂活性的影响
3.2.6 反应时间对催化剂活性的影响
3.2.7 催化剂稳定性
3.2.8 底物拓展
3.2.9 解聚产物锆基催化剂与原煤锆基催化剂比较
3.3 褐煤解聚物构建其它类型催化剂结果与讨论
3.3.1 褐煤解聚物构建铜基氧化催化剂
3.3.2 褐煤解聚物构建铁基光催化催化剂
3.4 解聚物组分结构对催化剂性能影响及解聚物利用率分析
3.4.1 组分结构对催化剂性能影响
3.4.2 解聚物组分利用率分析
3.5 小结
第四章 褐煤氧化解聚产物金属离子配位分离有机酸
4.1 实验部分
4.1.1 实验试剂与设备
4.1.2 解聚物模拟母液制备及分析方法建立
4.1.3 解聚物真实母液制备
4.1.4 分离操作步骤
4.2 模拟母液体系分离结果与讨论
4.2.1 金属离子种类对模拟母液分离的影响
4.2.2 金属离子用量对模拟母液分离的影响
4.2.3 配位反应温度对模拟母液分离的影响
4.2.4 母液pH对模拟母液分离的影响
4.3 真实母液体系分离结果与讨论
4.3.1 金属离子种类对真实母液分离的影响
4.3.2 其它条件对真实体系分离的影响
4.3.3 分离中间体的结构表征
4.3.4 金属离子回收利用
4.4 小结
结论
展望
参考文献
致谢
附录
附录A 模拟体系分离HPLC附图
附录B 真实体系分离HPLC附图
攻读学位期间研究成果
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]重质有机资源热解过程中的自由基化学[J]. 刘振宇. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[2]褐煤选择性氧化制羧基化学品[J]. 杨帆,侯玉翠,任树行,吴卫泽. 中国科学:化学. 2018(06)
[3]内蒙胜利褐煤微生物降解工艺条件优化[J]. 李建涛,刘向荣,黄璐,杨旭东,李婷. 煤炭技术. 2017(07)
[4]胜利褐煤半焦显微结构及其燃烧反应性能[J]. 滕英跃,宋银敏,李阳,智科端,陈琛,赵菊芳,张永强,刘全生. 煤炭学报. 2015(02)
[5]静电纺丝法制备煤基纳米碳纤维及其在超级电容器中的应用[J]. 何一涛,王鲁香,贾殿赠,赵洪洋. 高等学校化学学报. 2015(01)
[6]煤炭间接液化:从基础到工业化[J]. 相宏伟,杨勇,李永旺. 中国科学:化学. 2014(12)
[7]基于~1H-NMR的胜利褐煤原位低温干燥过程中弛豫时间及孔结构变化[J]. 滕英跃,廉士俊,宋银敏,刘全生,余海燕,李阳,智科端,张永强. 煤炭学报. 2014(12)
[8]褐煤氧解制备煤基腐植酸的工艺及产物性质[J]. 张水花,李宝才,成飞翔. 湖北农业科学. 2014(21)
[9]胜利褐煤二硫化碳-丙酮萃取物的超临界醇解物的GC/MS分析[J]. 丛兴顺,宗志敏,魏贤勇. 吉林化工学院学报. 2014(03)
[10]先锋褐煤及其热溶残煤的过氧化氢氧解[J]. 潘春秀,魏贤勇,李汉青,水恒福,王知彩,祝婉婉,赵智军,宗志敏. 燃料化学学报. 2013(12)
博士论文
[1]昭通褐煤中有机质的分子组成结构特征和温和转化[D]. 李占库.中国矿业大学 2017
[2]褐煤有机质组成结构表征和催化加氢裂解反应[D]. 柳方景.中国矿业大学 2016
[3]褐煤的微生物解聚研究[D]. 姚菁华.中国矿业大学 2014
[4]煤炭、生物质选择性催化氧化制备化学品的研究[D]. 汪文化.北京化工大学 2013
[5]煤在NaOCl水溶液中的选择性氧化和产物的精细分离[D]. 宫贵贞.中国矿业大学 2011
[6]氢气在煤液化油中的溶解规律及其在煤高温快速液化中作用研究[D]. 罗化峰.太原理工大学 2011
[7]锡林浩特和霍林郭勒褐煤的超临界醇解[D]. 彭耀丽.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]褐煤两级氧化制羧基化学品及其结构的基础研究[D]. 李文彬.北京化工大学 2017
[2]低共熔法分离苯羧酸混合物及分离机理的研究[D]. 姬丽霞.北京化工大学 2017
[3]微波辅助过氧化氢氧化褐煤提取黄腐酸的研究[D]. 郑红磊.中国矿业大学 2016
[4]多种煤碱氧化制备苯羧酸及其产物分离的研究[D]. 吴桐.北京化工大学 2014
[5]褐煤在离子液体体系中热溶解聚的研究[D]. 张素芳.安徽工业大学 2014
[6]混合芳香羧酸的分离与精制方法研究[D]. 包秀秀.浙江大学 2014
[7]烟煤氧化及产物煤酸异构化制对苯二甲酸研究[D]. 关珺.大连理工大学 2002
本文编号：3734225
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