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β-5型木质素二聚体热解机理模拟计算

收稿日期：2023-11-22 修回日期：2023-12-27 接受日期：2024-04-08

DOI:10.20078/j.eep.20240104

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    摘要：木质素是由苯基丙烷结构通过C—O键和C—C键连接而成的复杂三维网状无定形高聚物,热解是木质素的重要利用方式,探究木质素热解过程中连接键的断裂机理对于开发高效热解技术至关重要。利用密度泛函理论方法,针对典型的β-5连接木质素二聚体模型化合物,... 展开+
    摘要：

    木质素是由苯基丙烷结构通过C—O键和C—C键连接而成的复杂三维网状无定形高聚物,热解是木质素的重要利用方式,探究木质素热解过程中连接键的断裂机理对于开发高效热解技术至关重要。利用密度泛函理论方法,针对典型的β-5连接木质素二聚体模型化合物,探究其热解过程及取代基的影响。计算结果表明,苯环之间五元环的开环反应是最可能发生的初步反应,其中Cα—O键和Cα—Cβ键的键解离能(BDEs)分别为163.9 kJ/mol和212.9 kJ/mol,是最主要的断键开环反应。通过对比甲基、甲氧基、羟基、正丙基等支链对β-5连接键的断裂的影响,发现当两个苯环和β-5连接五元环上分别连接羟基、丙基、羟甲基取代基时,Cα—O键和Cα—Cβ键的BDEs最低。对于不同取代基类型和位点来说,Cα—O键均裂始终是最容易发生的初始反应,而Cα—O键和Cα—Cβ键连续断裂的路径是β-5连接五元环断裂的主要途径。

    收起-

    作者：

    • 李文涛1,2
    • 高丽娟1
    • 周关正2
    • 柴宝华1
    • 王美净1
    • 胡斌2,*
    • 刘吉2
    • 陆强2

    作者简介

    作者简介：李文涛(1990—),男,河南洛阳人,工程师,主要研究方向为生物质能高效清洁转化研究与应用。E-mail:liwent@nwh.cn
    通讯作者：胡斌(1992—),男,河北保定人,副教授,主要研究方向为生物质清洁高效热转化。E-mail:binhu@ncepu.edu.cn

    单位

    • 1. 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
    • 2. 华北电力大学 新能源发电国家工程研究中心

    关键字

    • 木质素
    • 5连接
    • 密度泛函理论
    • 模型化合物
    • 热解机理

    基金项目

    国家自然科学基金资助项目(52106241,52276189);“西安英才计划”青年人才资助项目(XAYCQN21002)

    引用格式

    李文涛,高丽娟,周关正,等.β-5型木质素二聚体热解机理模拟计算[J].能源环境保护,2024,38(2):208-214.

    LI Wentao, GAO Lijuan, ZHOU Guanzheng, et al. Computational study on pyrolysis mechanism of β-5 linked lignin dimers[J]. Energy Environmental Protection, 2024, 38(2): 208-214.

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