背景介紹木質素是可再生的芳香化合物，通過脫甲基反應可以轉化為多羥基化學品，提高木質素產品價值，促進生物質資源的高效利用。針對木質素脫甲基所需的高鹵素含量、高酸強度的水溶液環境，提出了基于兼具布朗斯特酸性位點和路易斯酸性位點的固體酸催化體系，在水相無鹵素條件下實現木質素脫甲基反應。該方法均可應用于真實木質素原料，顯著增加其酚羥基含量。脫甲基的木質素可以應用于聚氨酯有機材料表面改性，提高表面羥基數量，結合SiO2氣相沉積技術提高聚氨酯材料的阻燃特性。文章亮點1.在無鹵素水相體系，一步法構筑了布朗斯特酸（B酸）和路易斯酸（L酸）共存的固體酸催化劑，實現了模型木質素的脫甲基反應。2.高酸量顯著提高脫甲基反應活性，B酸和L酸的協同作用促進了脫甲基反應的進行。3.具備更多酚羥基的脫甲基木質素能夠促進SiO2在聚氨酯表面沉積，提高極限氧指數，增強其阻燃性能。內容介紹1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

催化劑制備1.3

實驗方法1.3.1

脫甲基反應1.3.2

聚氨酯表面改性PUF表面處理過程如圖1所示，將0.50g木質素溶解在三（羥甲基）氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液中，質量比為1:200，加入0.05g過硫酸銨作為聚合反應引發劑，隨后放入清潔干凈裁切好的聚氨酯樣條（1cm×1cm×10cm），在室溫下反應4h，干燥后備用。1.3.3

材料分析與表征1.4

產物分析與計算2

結果與討論2.1

催化劑表征2.1.1

XRD分析XRD譜圖表明高負載量時TiO2形成晶相；低負載量時，TiOSO4及其分解產物可能以無定形存在于AC表面。2.1.2

XPS分析Ti-S/AC同時存在TiO2和未分解的TiOSO4，活性炭表面可能存在硫組分。Ti0.04-S/AC的XPS圖譜與Ti0.07-S/AC的一致。2.1.3

SEM分析隨著Ti/AC物質的量比的增加，AC表面的納米顆粒逐漸增多且更加致密。當Ti/AC物質的量比為0.07時，AC表面幾乎發生團聚。根據XRD結果，這些顆粒主要歸屬于結晶程度低的TiO2和無定形TiOSO4。2.1.4

FT-IR與Py-IRTi0.07-S/AC催化劑表現出B/L值為0.28，成功構筑了B酸和L酸位點共存的固體酸催化劑，其中B酸對應AC上的磺酸基團，而L酸對應于AC表面的TiO2的不飽和位點。2.2

催化性能與反應歷程隨著Ti/AC物質的量比的增加，4-MeCat收率和總酸度幾乎同時增加，表明高酸量有利于脫甲基反應。當Ti/AC物質的量比為0.07時，4-MeCat收率最高，為48.5%。木質素脫甲基的可能反應歷程如圖4所示。2.3

真實木質素脫甲基及其利用經過固體酸催化后，木質素磺酸鈣和醇解木質素的酚羥基的含量都有了增長，其中木質素磺酸鈣的酚羥基含量增加了38%，醇解木質素的酚羥基含量增加了16%。采用creosol和4-MeCat進行改性，最后得到的復合材料其極限氧指數分別為28.8%和29.2%；而脫甲基反應前后的醇解木質素進行改性后，PUF極限氧指數分別為28.2%和28.6%。3

結語采用一步法在AC表面構建了基于TiO2和磺酸基團的固體酸催化劑，同時具有L酸和B酸位，在無鹵素水相體系下實現了木質素的脫甲基反應。Ti0.07-S/AC催化劑具有48.5%的4-MeCat產物收率，總酸量的提高顯著增加脫甲基活性，而酸性位的分散性則有利于單位酸性位的活性。該反應體系成