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木质素是三类酚类单体通过复杂连接键形成的三维聚合物,通过转化可以获得高价值的酚类化合物。木质素液相降解可将木质素转化为高价值酚类化合物,具有巨大的研究价值。微波加热方式较传统加热方式具有加热均匀、效率高等优点,在微波辅助下木质素液相降解机理的研究尚少。本文选取黑液木质素为原料,采用微波加热,研究木质素(催化)醇解的产物分布及其反应机理,为木质素醇解制备高价值酚类化合物奠定理论基础。首先,采用微波加热,研究木质素在异丙醇溶剂体系下的降解机制,考察了反应温度(100-180 ℃)和反应时间(5-60 min)对产物分布(液体产物、焦炭和残余木质素)的影响。研究发现:液体产物在120 ℃、30 min时产率最高,达到45.35%,焦炭产率为38.65%,残余木质素产率为14.73%。采用气相色谱质谱连用仪(GC-MS)、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS)对液体产物进行了表征。GC-MS结果表明反应温度和反应时间对液体产物中单体化合物的分布具有明显影响,单体产物中香草乙酮和乙酰丁香酮产率最高。MALDI-TOF MS结果表明液体产物中低聚体分子量主要分布在200-500之间,其中分子量为274、290、316、332、362、406、454的芳香环低聚物含量较高,且对其在不同反应温度和反应时间下的分布情况进行分析。核磁共振碳谱(13C-NMR)对液体产物中连接键的分布情况的进行了表征,结果表明液体产物中β-O-4、β-β、5-5、β-5四种连接键较多。结合液体产物中低聚体7种主要分子量和连接键的分布情况,推测出其可能的分子结构,并建立矩阵模型,推算出不同分子结构的可能性。结合对木质素液相解聚产物中主要单体和低聚体结构的推断,解析了木质素可能的反应机理:第一阶段,木质素的解聚多发生在单元间联结键的断裂(如β-0-4和β-5),得到低聚体产物(如低聚体Ⅲ、Ⅴ和Ⅳ);第二阶段低聚体可以通过二次解聚转化为单体化合物(如香草乙酮和乙酰丁香酮),或者发生缩聚反应形成固体残渣。根据木质素在微波醇解下的产物分布,将产率最高的高价值酚类化合物香草乙酮和乙酰丁香酮定为目标产物,研究不同金属催化剂(Co/Al2O3、Co/ZrO2、Co/CeO2和Co/MgO四种负载型催化剂)对目标产物产率的影响规律。结果表明,酸性催化剂Co/Al2O3更易于木质素之间的连接键或者低聚体产物的C-H键和C-O键的断裂,有利于目标单体化合物的形成,且在Co/Al2O3催化剂中加入助剂Fe,最佳工况条件下(Co负载量为5%,Co/Fe摩尔比为1:0.3,催化剂用量为:0.8 g,反应温度:140 ℃,反应时间:15 min),木质素催化醇解得到的香草乙酮和乙酰丁香酮产率得到了显著提高。