固体酸水相催化液化生物质研究

摘要

随着化石燃料的日益枯竭，开发新能源以替代化石能源刻不容缓。生物质是唯一能够转化为液体燃料的可再生资源，生物质能的广泛利用不仅能够缓解能源危机，而且生物质能环保无污染，能够实现CO<,2>的零排放。生物质直接液化法是大规模利用生物质的有效方法，其中催化剂的选择是液化反应的关键，因此开发廉价高效的催化剂是目前生物质液化方向的研究热点。 与传统生物质液化所用的酸碱催化剂相比，固体酸催化剂具有活性高、对设备腐蚀性小、回收方便、与液化产物分离容易等优点。 基于此，通过水热合成法和浸渍法制备了固体酸CLO<,4><'->/Fe<,2>O<,3>-La<,2>O<,3>-ZrO<,2>、ClO<,4><'->/Fe<,2>O<,3>两种催化剂，以稻壳和废纸屑作为原料，水做溶剂，考察了上述两种催化剂对生物质催化液化的效果。实验结果表明，以稻壳为原料时，催化剂ClO<,4><'->/Fe<,2>O<,3>的最佳液化条件为：反应温度573K，反应时间3h，催化剂用量4％，反应液质比(水／稻壳)为30：1；催化剂ClO<,4><'->/Fe<,2>O<,3>-La<,2>O<,3>-ZrO<,2>的最佳液化条件为：反应温度573K，反应时间0h，催化剂用量4％，反应液质比(水／稻壳)为30：1。使用废纸屑做原料时，催化剂ClO<,4><'->/Fe<,2>O<,3>的最佳液化条件为：反应温度573K，反应时间0h，催化剂用量2％，反应液质比(水／废纸屑)为30：1；催化剂ClO<,4><

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第一章 绪论

1.1生物质及生物质能

1.1.1生物质

1.1.2生物质能

1.2生物质液化技术研究进展

1.2.1生物化学法

1.2.2热化学法

1.3生物质液化机理

1.3.1液化反应机理

1.3.2纤维素的热解机理

1.3.3木质素的热解机理

1.4本文研究主要内容及意义

1.4.1主要研究内容

1.4.2本研究工作的科学意义

第二章 实验药品仪器和实验方法

2.1实验药品

2.2实验设备

2.2.1实验仪器

2.2.2实验装置

2.3催化剂的制备方法

2.4实验方法

2.4.1实验内容

2.4.2实验方案

2.5液化产物分析

2.5.1气体产物GC分析

2.5.2液体产物GC-MS分析

2.5.3液体产物IR分析

2.6催化剂表征

2.6.1催化剂的晶相结构鉴定

2.6.2催化剂的氨-TPD分析

2.6.3催化剂IR分析

2.6.4催化剂比表面积测定

第三章 催化剂的表征

3.1催化剂ClO4-/Fe2O3的表征

3.1.1催化剂IR表征

3.1.2催化剂XRD表征

3.1.3催化剂氨-TPD表征

3.1.4催化剂比表面积测定

3.2催化剂ClO4-/Fe2O3-La2O3-ZrO2的表征

3.2.1催化剂IR表征

3.2.2催化剂XRD表征

3.2.3催化剂氨-TPD表征

3.2.4催化剂比表面积测定

3.3小结

第四章 纳米级ClO4-/Fe2O3催化液化生物质的研究

4.1引言

4.2催化剂的制备

4.3原料预处理

4.4实验结果与分析

4.4.1ClO4-/Fe2O3催化液化稻壳结果与分析

4.4.2ClO4-/Fe2O3催化液化废纸屑结果与分析

4.5小结

第五章 ClO4-/Fe2O3-La2O3-ZrO2催化液化生物质的研究

5.1引言

5.2催化剂的制备

5.3原料预处理

5.4液化实验

5.5实验结果与分析

5.5.1ClO4-/Fe2O3-La2O3-ZrO2催化液化稻壳结果与分析

5.5.2ClO4-/Fe2O3-La2O3-ZrO2催化液化废纸屑结果与分析

5.6小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2下一步工作

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果