本研究创新性地采用了常压微波驱动催化技术,以甘油为溶剂,实现了木质素的高效解聚。该过程在250°C下进行,仅需15分钟即可达到约89%的木质素转化率。而传统高压液化工艺往往需要数小时甚至更长时间,降低了设备要求和生产成本。
技术细节:
溶剂选择:甘油作为溶剂,因其高沸点(290°C)和可再生性,使得反应能在高温下进行而无需加压。同时,甘油还是一种生物降解、无毒的氢供体溶剂。
催化剂应用: 研究中使用了Ru/C催化剂,其10%的钌负载量有效促进了木质素的解聚。催化剂的可再生性进一步提高了过程的可持续性。
酚类混合物制备:通过微波加热,木质素在甘油溶剂中解聚,生成的酚类混合物保留在甘油中,随后通过离心分离得到。该混合物主要由单体和寡聚体组成,包含重要的酚类化合物如愈创木酚和4-乙基愈创木酚。
研究团队将转化得到的酚类混合物(包含单体和低聚物)与大豆蛋白溶液混合,制成的大豆蛋白基胶粘剂在单搭接拉伸强度测试中表现出色。研究显示,当胶粘剂中固体含量为68%时,其粘结强度达到2.28MPa,不仅超过了固体含量34wt%的商业大豆蛋白胶粘剂(2.02MPa),还满足了商业应用中至少1.0MPa的强度要求。这一发现表明,酚类混合物可以部分替代大豆蛋白,同时不降低胶粘剂的粘结性能。
这项研究不仅为木质素废弃物的高值化利用提供了新方法,还减少了对大豆蛋白的依赖,有助于降低大豆蛋白胶粘剂的生产成本。此外,常压微波驱动催化技术具有高效、环保、可扩展等优点,为生物质资源的可持续利用开辟了新路径。
