生物质化学工程 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (1): 77-82.doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2021.01.011
向凤红1,2(), 朱平3, 杨晓琴1,2, 侯英1,2, 刘祥义1,2, 徐娟1,2,*()
收稿日期:
2019-11-06
出版日期:
2021-01-30
发布日期:
2021-01-25
通讯作者:
徐娟
E-mail:1768632087@qq.com;58045846@qq.com
作者简介:
徐娟, 女, 高级实验师, 硕士生导师, 主要从事生物质资源转化与利用的教学与研究工作; E-mail:58045846@qq.com基金资助:
Fenghong XIANG1,2(), Ping ZHU3, Xiaoqin YANG1,2, Ying HOU1,2, Xiangyi LIU1,2, Juan XU1,2,*()
Received:
2019-11-06
Online:
2021-01-30
Published:
2021-01-25
Contact:
Juan XU
E-mail:1768632087@qq.com;58045846@qq.com
摘要:
使用原硅酸四乙基酯、三嵌段共聚物P123制备了SBA-15,并采用浸制法将磷钼酸(HPMo)负载于SBA-15上制得催化剂HPMo/SBA-15。以HPMo/SBA-15催化β-蒎烯进行二聚反应,然后将二聚产物经Pd/C催化加氢反应制得高密度燃料。采用FT-IR,XRD和N2吸附-脱附等温线对HPMo/SBA-15的结构进行表征,探讨了不同负载量的HPMo/SBA-15催化剂对β-蒎烯二聚反应的催化性能。结果表明:制备的HPMo/SBA-15催化剂具有介孔特性,当HPMo负载量较低(≤ 80%)时,HPMo在SBA-15上分散均匀,当HPMo负载量较高达到100%时,HPMo分布不均匀,在分子筛表面团聚,堵塞孔道,导致HPMo/SBA-15比表面积降低。80% HPMo/SBA-15催化活性最高,150℃下其催化β-蒎烯二聚加氢反应4 h时二聚产物的得率达到63.3%;二聚产物加氢制备的高密度燃料的密度和热值与燃料JP-10相当,但因黏度过大,不能作为燃料单独使用,仅可作为添加剂与其他燃料复配使用。
中图分类号:
向凤红, 朱平, 杨晓琴, 侯英, 刘祥义, 徐娟. HPMo/SBA-15催化β-蒎烯二聚反应制备高密度燃料[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 77-82.
Fenghong XIANG, Ping ZHU, Xiaoqin YANG, Ying HOU, Xiangyi LIU, Juan XU. Preparation of High Density Fuel Through Dimerization of β-Pinene Catalyzed by HPMo/SBA-15[J]. Biomass Chemical Engineering, 2021, 55(1): 77-82.
表2
不同催化剂用于β-蒎烯二聚产物制备的比较"
催化剂 catalyst | 转化率/% conversion | 二聚体得率/% yield of dimers | 多聚体得率/% yield of polymers | 反应时间 time | 反应温度/℃ temperature | 参考文献 references |
80%HPMo/SBA-15 | 96 | 20.6 | 2.5 | 4 h | 125 | 本研究this research |
Amberlyst-15 | 69.2 | 12.1 | 4.3 | — | 125 | [ |
MMT-K10 | 10 | 41.5 | 11.6 | — | 125 | [ |
Nafion SAC-13 | 94 | 1.4 | 0.3 | — | 125 | [ |
1 |
宋湛谦. 中国松香松节油的研究概况(英文)[J]. 林产化学与工业, 2004, 24 (增刊): 7- 11.
doi: 10.3321/j.issn:0253-2417.2004.z1.003 |
2 | 赵振东, 孙震, 刘先章. 松节油的精细化学利用(Ⅳ)-松节油合成日化香料(下)[J]. 林产化工通讯, 2001, 35 (4): 34- 40. |
3 |
CORMA A , IBORRA S , VELTY A . Chemical routes for the transformation of biomass into chemicals[J]. Chemical Reviews, 2007, 107 (6): 2411- 2502.
doi: 10.1021/cr050989d |
4 | 赵振东, 刘先章. 松节油的精细化学利用(Ⅰ)——松节油及精细化学利用基础[J]. 林产化工通讯, 2001, 35 (1): 42- 47. |
5 |
HARVEY B G , WRIGHT M E , QUINTANA R L . High-density renewable fuels based on the selective dimerization of pinenes[J]. Energy & Fuels, 2010, 24 (1): 267- 273.
doi: 10.1021/ef900799c |
6 |
RACHWALIK R , OLEJNICZAK Z , JIAO J , et al. Isomerization of α-pinene over dealu minated ferrierite-type zeolites[J]. Journal of Catalysis, 2007, 252 (2): 161- 170.
doi: 10.1016/j.jcat.2007.10.001 |
7 |
HIGASHIMURA T , LU J , KAMIGAITO M , et al. Cationic polymerization of α-pinene with aluminium-based binary catalysts:2.Survey of catalyst systems[J]. Die Makromolekulare Chemie, 1993, 194 (12): 3441- 3453.
doi: 10.1002/macp.1993.021941222 |
8 |
MEYLEMANS H A , QUINTANA R L , HARVEY B G . Efficient conversion of pure and mixed terpene feedstocks to high density fuels[J]. Fuel, 2012, 97, 560- 568.
doi: 10.1016/j.fuel.2012.01.062 |
9 |
HARVEY B G , MEYLEMANS H A , GOUGH R V , et al. High-density biosynthetic fuels:The intersection of heterogeneous catalysis and metabolic engineering[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2014, 16 (20): 9448- 9457.
doi: 10.1039/C3CP55349C |
10 |
ZOU J J , CHANG N , ZHANG X W , et al. Isomerization and dimerization of pinene using Al-incorporated MCM-41 mesoporous materials[J]. ChemCatChem, 2012, 4 (9): 1289- 1297.
doi: 10.1002/cctc.201200106 |
11 |
GVNDVZ G , DIMITROVA R , YILMAZ S , et al. Isomerisation of α-pinene over beta zeolites synthesised by different methods[J]. Journal of Molecular Catalysis A:Chemical, 2005, 225 (2): 253- 258.
doi: 10.1016/j.molcata.2004.09.018 |
12 |
DIMITROVA R , GVNDVZ G , SPASSOVA M . A comparative study on the structural and catalytic properties of zeolites type ZSM-5, mordenite, beta and MCM-41[J]. Journal of Molecular Catalysis A:Chemical, 2006, 243 (1): 17- 23.
doi: 10.1016/j.molcata.2005.08.015 |
13 | GUNDUZ G, DIMITROVA R P, YILMAZ S.Catalytic activity of heteropolytungstic acid encapsulated into mesoporous material structure[J/OL]. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 2007, 5(1): A43[2019-10-11]. https://dio.org/10.2202/1542-6580.1586. |
14 |
ROCHA K A D S , ROBLES-DUTENHEFNER P A , KOZHEVNIKOV I V , et al. Phosphotungstic heteropoly acid as efficient heterogeneous catalyst for solvent-free isomerization of α-pinene and longifolene[J]. Applied Catalysis A:General, 2009, 352 (1/2): 188- 192.
doi: 10.1016/j.apcata.2008.10.005 |
15 |
NIE G , ZOU J J , FENG R , et al. HPW/MCM-41 catalyzed isomerization and dimerization of pure pinene and crude turpentine[J]. Catalysis Today, 2014, 234, 271- 277.
doi: 10.1016/j.cattod.2013.12.003 |
16 |
ZHAO D Y , HUO Q S , FENG J L , et al. Nonionic triblock and star diblock copolymer and oligomeric surfactant syntheses of highly ordered, hydrothermally stable, mesoporous silica structures[J]. Journal of the American Chemical Society, 1998, 120 (24): 6024- 6036.
doi: 10.1021/ja974025i |
17 |
史春风, 万利丰, 王润伟, 等. 新型复合介孔材料HPMo/SBA-15的合成与表征[J]. 高等学校化学学报, 2006, 27 (7): 1194- 1197.
doi: 10.3321/j.issn:0251-0790.2006.07.002 |
18 |
JUNG J K , LEE Y , CHOI J , et al. Production of high-energy-density fuels by catalytic β-pinene dimerization:Effects of the catalyst surface acidity and pore width on selective dimer production[J]. Energy Conversion and Management, 2016, 116, 72- 79.
doi: 10.1016/j.enconman.2016.02.053 |
19 |
CHUNG H S , CHEN C S H , KREMER R A , et al. Recent developments in high-energy density liquid hydrocarbon fuels[J]. Energy & Fuels, 1999, 13 (3): 641- 649.
doi: 10.1021/ef980195k |
[1] | 刘震涛, 刘乐群, 和晴晴, 孙思佳, 赵莹, 王盟盟. 竹材液化树脂制发泡栽培基质材料工艺优化[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 70-76. |
[2] | 靳珂, 陆倩, 马来九, 李惠娟, 史正军. 核桃壳炭的制备及其对氨氮废水的吸附性能研究[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 63-69. |
[3] | 朱烨璇, 盛昌栋. 秸秆的自加热及自燃特性研究[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 56-62. |
[4] | 曾嵘, 司红燕, 陈尚钘, 宋杰, 王宗德, 廖圣良. 柠檬醛基抗油茶炭疽病菌衍生物的定量构效关系研究[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 49-55. |
[5] | 邱子言, 王怀, 罗诗兰, 胡飞龙, 黄钦, 宋湛谦. 松香基表面活性剂调控制备NiO纳米微球及其吸附刚果红[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 39-48. |
[6] | 吴有龙, 徐嘉龙, 马中青, 蔡伟, 刘晓欢, 钱俊. KOH活化法制备气化稻壳活性炭及其吸附性能[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 31-38. |
[7] | 赖鹏英, 肖志红, 李培旺, 邱静, 张爱华. 油茶资源利用及产业发展现状[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 23-30. |
[8] | 莫开林, 吴斌, 李江, 姜勇刚. 樟树资源化学加工利用产业发展现状[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 15-22. |
[9] | 周昊, 王成章. 银杏资源加工利用产业发展现状[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 10-14. |
[10] | 孙昊, 孙云娟, 缪存标, 孙康, 蒋剑春. 我国活性炭产业发展典型案例分析——以福建元力活性炭股份有限公司为例[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 1-9. |
[11] | 王丽娜, 马晓军. 植物纤维素基碳气凝胶的制备及应用研究进展[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 83-90. |
[12] | 张洁, 段荣帅, 李子江, 王慧, 张宁, 张淑亚, 司传领. 生物质基碳气凝胶的研究进展[J]. 生物质化学工程, 2021, 55(1): 91-100. |
[13] | 潘政, 薄采颖, 胡立红, 张猛, 任晓丽. 苯并噁嗪树脂的合成及在形状记忆聚合物中的应用研究进展[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(6): 91-102. |
[14] | 陈权, 夏洪应, 张威, 张利波. 生物质微波热解产生物油的影响因素研究进展[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(6): 83-90. |
[15] | 阚玉娜, 陈冰炜, 翟胜丞, 潘明珠, 梅长彤. 有机溶剂自催化和协同预处理促进木质纤维原料酶解研究进展[J]. 生物质化学工程, 2020, 54(6): 74-82. |
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