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氮掺杂炭负载Co-V催化剂的制备及催化解聚木质素制备单酚类化合物

收稿日期：2024-03-01 修回日期：2024-04-10 接受日期：2024-04-15

DOI:10.20078/j.eep.20240403

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    摘要：木质素通过解聚为单酚类化合物进一步转化为液体燃料,被认为是化石能源的有效替代品。然而,木质素复杂的化学结构制约了其高效降解。因此,以硝酸钴、偏钒酸铵和三聚氰胺为原料,利用钒与氮的络合作用以及氮化钒的高稳定性,在无其他外加碳源的基础上制备了一... 展开+
    摘要：

    木质素通过解聚为单酚类化合物进一步转化为液体燃料,被认为是化石能源的有效替代品。然而,木质素复杂的化学结构制约了其高效降解。因此,以硝酸钴、偏钒酸铵和三聚氰胺为原料,利用钒与氮的络合作用以及氮化钒的高稳定性,在无其他外加碳源的基础上制备了一种氮掺杂炭负载Co-V催化剂。优化条件下制备的Co1-V3/NC(30)催化剂具有较高的比表面积、孔容和分级多孔结构(包括微孔、介孔和大孔)。金属活性组分Co0和V3+之间的协同作用,以及氮对活性组分的锚定,促进活性组分的分散,使得制备的催化剂具有良好的催化活性和稳定性。在优化的反应条件下(180℃,0.5MPaO2,8h),Co1-V3/NC(30)催化剂催化氧化降解有机溶剂木质素,获得了86.3%的生物油收率和28.8%的单酚类化合物收率。借助模型物对木质素反应机理进行探究,提出了Co1-V3/NC(30)催化断裂木质素中Cα—Cβ键的机理。制备了高效、廉价且稳定性好的金属催化剂,并通过催化氧化的方法将木质素降解成单酚类化合物,对木质素在生物质能源上的利用方面具有较好的指导作用。

    收起-

    作者：

    • 马宇乔
    • 刘兴旺
    • 钱勇*
    • 欧阳新平*

    作者简介

    第一作者：马宇乔(1998—),男,广东汕头人,硕士研究生,主要研究方向为生物质资源高值利用。E-mail:386249648@qq.com
    通讯作者：钱勇(1986—),男,江苏泰州人,教授,主要研究方向为生物质资源高值利用。E-mail:ceyqian@scut.edu.cn
    欧阳新平(1966—),男,湖南邵阳人,教授,主要研究方向为生物质资源和能源高值利用。E-mail:ceouyang@scut.edu.cn

    单位

    • 华南理工大学 化学与化工学院,广东 广州 510640

    关键字

    • 木质素
    • 催化氧化
    • 解聚
    • 氮掺杂炭载体
    • 单酚类化合物

    基金项目

    国家重点研发资助项目(2022YFC2105904)

    引用格式

    马宇乔, 刘兴旺, 钱勇, 等. 氮掺杂炭负载Co-V催化剂的制备及催化解聚木质素制备单酚类化合物[J]. 能源环境保护, 2025, 39(2): 120−136.

    MA Yuqiao, LIU Xingwang, QIAN Yong, et al. Preparation of Nitrogen-Doped Carbon-Supported Co-V Catalyst for Catalystic Depolymerization of Lignin to Produce Monophenolic Compounds[J]. EnergyEnvironmental Protection, 2025, 39(2): 120−136.

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