玉米芯综合利用制备芳烃化学品及碳基吸波材料

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本论文以玉米芯为原料,首先以硫酸作为催化剂对玉米芯进行酸水解制备了糠醛,进一步以制备的糠醛为原料进行催化热解。以HZSM-5沸石分子筛为催化剂,通过对糠醛催化热解进行芳烃的制备。通过对热解温度、进样速度、催化剂的硅铝比(Si/Al)以及载气(N2)流速等条件的调控实现获得芳烃最大产率的目的。分析了催化剂的部分作用机理以及获得最高芳烃碳转化率的条件。当所用催化剂Si/Al=23、热解温度为500℃、载气流速为10 ml/min、糠醛的进样速度为0.5 ml/h时用0.9 mol/L的盐酸处理过的HZSM-5沸石分子筛催化剂催化热解糠醛能获得最高的苯、甲苯、二甲苯(BTX)的碳转化率,BTX最高碳产率为30.85%。发现催化剂表面Bronsted酸位点比例会影响催化热解过程中沸石分子筛催化剂对液相产物中BTX的选择性。对催化剂进行设计合成。选取不同模板进行分子筛的合成和催化效果的测试,其中Ni Cl2组催化剂对BTX的选择性最高。通过改变模板剂的加入量合成了一系列的分子筛催化剂并对催化剂的表面形貌、物化性质进行表征和分析,结果表明3.0%Ni Cl2分子筛的Bronsted酸位点含量最高而Lewis酸位点最低。通过催化热解实验发现,Ni Cl2加入量为3.0%时,分子筛催化剂催化热解所得BTX的碳产率为33.02%,提高了BTX选择性。以玉米芯水解残余糠醛渣为原料,使用“碳化-活化”法制备生物质基功能碳材料。在碳化温度为400℃、活化温度为800℃、KOH活化剂与碳质量比为1:1活化时所得碳材料微波吸收性能最佳,并且在不同厚度时在多波段均有微波吸收性能。在填充比为10%,厚度为3 mm处反射损耗高达-61.27 d B,带宽为2.60 GHz,并且在X波段和Ku波段均具有微波吸收性能。在厚度为2.5 mm处,最大反射损耗为-32.09 d B,带宽为3.12 GHz,此时对X波段微波的吸收率为78%。以山核桃壳为原料。实验表明在碳化温度为400℃、活化温度为800℃,KOH与碳质量比为3:1时获得最佳的微波吸收性能。在填充比为20%时,反射损耗最高为-47.20 d B,带宽为2.0 GHz。微波吸收效果低于以糠醛渣为原料所制备的功能碳材料。通过对玉米芯的液化与残渣处理实现了玉米芯的综合分级利用。图[32]表[19]参[128]
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