基于热质传递可控的木质素定向催化氧化解聚研究

The present project focuses on the efficient catalytic oxidation of lignin to phenolic monomers. Due to the uneven and uneffective heat and mass transfer, leading to the low yield and target product selectivity, and serious char formation in the traditional batch reactor, microwave and consecutive reaction system are introduced to improve the adjustment on heat and mass transfer in the oxygenation of lignin. Here, we explore the degradation process thoroughly and the activation and fracture method of chemical bond in lignin molecular, and illustrate the mechanism of catalytic effect coupled with the heat and mass transfer. And thus, the heat and mass transfer intensifying mechanism in lignin oxygenated degradation will be proved. Furthermore, the aromatic aldehyde with the high selectivity and depression on the over-oxygenation and reunion reaction are achieved in the catalytic oxygenation of lignin. Therefore, this study will be a beneficial reference for the more efficient utilization of the sustainable aromatic lignin.

针对传统间歇釜式反应器中的木质素催化解聚过程存在的传热传质不均不畅，导致目标产物选择性低，酚类寡聚物易重聚、催化剂易积碳等技术难题，本研究拟通过引入连续性反应装置和微波外场的方法，利用对反应器传质传热行为的灵活调控，强化木质素定向催化氧化过程，实现木质素主要化学键的选择性断裂，获得高附加值的芳香醛类化合物。阐明木质素分子主要化学键的活化与断裂行为，获得其演变规律，得到复杂催化体系中传热和传质的影响机制，形成木质素定向催化氧化目标产物的控制理论，为木质素的高值化利用提供技术支持与理论借鉴。

针对传统间歇釜式反应器中的木质素催化解聚过程存在的传热传质不均不畅，导致目标产物选择性低，酚类寡聚物易重聚、催化剂易积碳等技术难题，本研究通过引入连续性反应装置和微波外场的方法，利用对反应器传质传热行为的灵活调控，强化木质素定向催化氧化过程，实现木质素主要化学键的选择性断裂，获得高附加值的芳香醛类化合物。阐明木质素分子主要化学键的活化与断裂行为，获得其演变规律，形成木质素定向催化氧化目标产物的控制理论，为木质素的高值化利用提供技术支持与理论借鉴。此外，拓展了生物质及生物质基平台分子氧化/断键转化过程，深化对生物质大分子结构演变机理认识，进一步推进了生物质高值转化利用理论研究。.项目已完成所有研究计划与内容，实现了项目研究目标要求。项目执行期间共发表学术论文13篇，其中SCI/EI 收录13篇，申请发明专利4件，其中3件获得授权。