Новые методы переработки лигнина в низкомолекулярные органические соединения и нанопористые материалы : научное издание | Научно-инновационный портал СФУ

Новые методы переработки лигнина в низкомолекулярные органические соединения и нанопористые материалы : научное издание

Перевод названия: New Methods of Lignin Processing into Organic Low Molecular Compounds and Nanoporous Materials

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Идентификатор DOI: 10.15372/KhUR20180306

Ключевые слова: лигнин, переработка, продукты, ароматические альдегиды, жидкие углеводороды, нанопористый углерод, аэрогели, lignin, valorization, products, aromatic aldehydes, liquid hydrocarbons, Nanoporous carbon, aerogels

Аннотация: Актуальной задачей является разработка высокотехнологичных методов утилизации лигнинов, образующихся в огромных количествах в промышленных процессах глубокой переработки лигноцеллюлозного сырья. Рассмотрены новые перспективные методы утилизации древесных лигнинов с получением ценных химических продуктов, разрабатываемые в Институте химии и химической технологии СО РАН (Красноярск). Ароматические альдегиды и органические кислоты получали каталитическим окислением лигнинов кислородом и пероксидом водорода, жидкие углеводороды - каталитической конверсией лигнинов в среде суперкритических спиртов. В процессе термоконверсии древесных лигнинов в сверхкритическом этаноле высокий выход жидких продуктов достигнут при использовании твердых катализаторов на основе сульфатированного диоксида циркония и высококремнеземных цеолитов в Н-форме. В среде сверхкритического бутанола высокую активность в конверсии лигнина в жидкие продукты проявляли нанесенные на SiO2 никельсодержащие катализаторы. Разработаны новые методы синтеза из лигнина нанопористых углеродных материалов, включая углеродные молекулярные сита и аэрогели с уникальными свойствами. Показано, что термощелочная активация лигнина способствует развитию в получаемых углеродных материалах удельной поверхности до 2700 м2/г и суммарного объема пор до 1.4 см3/г. Полученные нанопористые углеродные материалы обладают высокой сорбционной активностью и перспективны для разделения газообразных смесей и очистки газов и воды. Предложены методы синтеза нанопористых органических и углеродных аэрогелей на основе доступных и дешевых лигнинсодержащих композиций: лигнин-танин-формальдегидных и лигнин-фенол-формальдегидных. Получаемые аэрогели имеют широкие потенциальные области применения в качестве термоизоляционных материалов, сорбентов, катализаторов, электродов, электрохимических конденсаторов. Development of high-tech methods for utilization of lignins produced in a huge amounts in the industry of lignicellulosic biomass processing is the urgent task. The present paper describes the new promising methods of wood lignins valorization to valuable chemical products, developed in the Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FRC KSC SB RAS. Aromatic aldehydes and organic acids were obtained by catalytic oxidation of lignins by oxygen and hydrogen peroxide, liquid hydrocarbons - by catalytic conversion of lignins in supercritical alcohols. In the medium of supercritical ethanol the high yield of liquid products from lignin has been achieved in the presence of solid catalysts based on sulfated ZrO2 and on high-silica zeolites in H-form. In the medium of supercritical butanol the high activity in the conversion of lignin to liquid products has been shown by supported on SiO2 nickel-containing catalysts. New methods of synthesis of nanoporous carbons from lignin including carbon molecular sieves and aerogels with unique properties were developed. It was shown, that thermal alkaline activation of lignin promotes the formation of cabon materials with specific surface area up to 2700 m2/g and total pore volume up to 1.4 cm3/g. Obtained nanoporous carbon materials show a high sorption activity and have the prospects of their use for separation of gaseous mixtures and for purification of gases and water. The methods of synthesis of nanoporous organic and carbon aerogels on the basis of inexpective lignin- containing mixtures: lignin-tanin-formaldehyde and lignin-phenol-formaldehyde were suggested. Obtained aerogels have a broad potential applications as thermo-insulating materials, sorbents, catalysts, electrodes, electrochemical capacitors.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Химия в интересах устойчивого развития

Выпуск журнала: Т. 26, 3

Номера страниц: 305-316

ISSN журнала: 08698538

Место издания: Новосибирск

Издатель: Федеральное государственное унитарное предприятие Издательство Сибирского отделения Российской академии наук

Авторы

Вхождение в базы данных

Информация о публикациях загружается с сайта службы поддержки публикационной активности СФУ. Сообщите, если заметили неточности.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.