热红联用分析钛添加对木质素催化热裂解的影响开题报告

1. 研究目的与意义

研究添加钛（Ti）系催化剂条件下，引入热重-红外（TG-FTIR）联用考察木质素的热解特性。通过对TG/DTG曲线的分析划分木质素热解阶段，对IR曲线的分析定性确定木质素热解产物。通过调节催化剂配方的不同，考察木质素高温热解产物分布规律。

随着工业的发展，大量化石能源的开采与使用，造成了资源的逐渐枯竭和环境的污染。木质素是造纸工业产生的有机污染物，木质素在自然界中的量是仅次于纤维素和甲壳素的第三大量得天然有机物，而且木质素的结构中既有碳链又有苯环，是能从天然资源中获得含芳烃的唯一原料。如果不将其加以利用将会造成巨大的污染，而且木质素裂解得到的小分子产物可转换成能源加以利用，也可作为生产其他高分子物质的原料，所以木质素热裂解研究是很有意义的。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外的热解技术普遍存在一些问题：生物油成本通常比矿物油高，生物油同传统液体燃料不相容，需要专用的燃料处理设备；生物油是高含氧量碳氢化合物，在物理、化学性质上存在不稳定因素，长时间贮存会发生相分离、沉淀等现象，并具有腐蚀性；由于物理、化学性质的不稳定，生物油不能直接用于现有的动力设备，必须经过改性和精制后才可使用；不同生物油品质相差很大，生物油的使用和销售缺少统一标准，影响其广泛应用。

以上问题也是阻碍生物质高效、规模化利用的瓶颈所在。

而我国生物质热解技术方面的研究进展缓慢，研究以单项技术为主，缺乏系统性，特别是在高效反应器研发、工艺参数优化、液化产物精制以及生物燃油对发动机性能的影响等方面与欧美等国相比存在明显差距。

3. 研究的基本内容与计划

本课题涉及到无机化学、有机化学、催化化学、物理化学、分析化学、化工热力学、化学反应工程等多门课程的相关知识，覆盖面广，难度较大，对学生有一定的挑战性，需要多花时间、精力去完成。具体研究计划如下：

1、1-3周 阅读文献资料，了解热红联用分析系统的相关内容，完成文献综述；

2、4-11周 学习并熟练掌握opus软件的使用方法，用opus软件模拟对数据进行图谱分析；

4. 研究创新点

1、利用热失重-红外光谱（TG-FTIR）联机分析技术对木质素热解过程中物质的成分进行了分析。利用TG-FTIR分析技术可以将TG的定量分析能力和FTIR的定性分析能力结合为一体，从而对不同条件或不同阶段木质素产生的物质组分进行定性、定量分析。红外光谱（FTIR）具有高度特征性，适于鉴定有机物、高聚物以及其它复杂化合物的结构。用热红联用系统分析既可以有效地降低成本又能得到更精确的分析结果从而得到更高的工作效率。

2、国外对木质素裂解做了很多研究，如前苏联的科学工作者对酸水解木质素的热裂解进行的研究。国内天津轻工业学院开发的黑液直接热裂解还是很有前途的。

本次实验用二氧化钛作为催化剂，引入热重-红外（TG-FTIR）联用考察木质素的热解特性。通过对TG/DTG曲线的分析划分木质素热解阶段，对IR曲线的分析定性确定木质素热解产物。通过调节催化剂配方的不同，考察木质素高温热解产物分布规律，通过对催化剂的研究来降低成本，提高效率。