B2O3-金屬氧化物固體酸催化單糖轉(zhuǎn)化5-羥甲基糠醛(HMF).pdf

1、5-羥甲基糠醛(HMF)是非常重要的生物化工中間體，糖類，尤其是單糖（葡萄糖）轉(zhuǎn)化制備HMF是利用生物質(zhì)的中心環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)工藝中，采用均相酸催化單糖轉(zhuǎn)化 HMF，存在對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、后處理復(fù)雜、環(huán)境污染等問題。本論文開展了B2O3-金屬氧化物固體酸催化劑制備及其催化葡萄糖轉(zhuǎn)化HMF研究。
　　(1)通過模板劑結(jié)合超聲的方法制備了 B2O3-ZrO2固體酸催化劑，并對催化劑的不同摩爾比例（Zr:B=1:0,1:0.5,1:1,1:1

2、.5）進(jìn)行了篩選，篩選出了最佳催化劑的摩爾比（Zr:B=1:1）。對催化劑進(jìn)行了FTIR、XRD、SEM、NH3-TPD等表征，初步確定B2O3-ZrO2催化劑的基本結(jié)構(gòu)。將最佳比例的催化劑用于催化葡萄糖轉(zhuǎn)化 HMF，并考察了影響反應(yīng)的各種因素，如反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、底物溶度、不同溶劑、催化劑用量等。得到了最佳的反應(yīng)條件：葡萄糖質(zhì)量50 mg，催化劑質(zhì)量20 mg,0.8 g DMSO，反應(yīng)溫度160℃，反應(yīng)時間180 min，HMF產(chǎn)

3、率達(dá)到17.6％。
　?。?）通過模板劑結(jié)合超聲的方法制備了B2O3-WO3固體酸催化劑，對B/W摩爾比（W:B=1:0,1:1,1:2,1:3）進(jìn)行了篩選，篩選出了最佳催化劑比例（W:B=1:2）。對催化劑進(jìn)行了FTIR、XRD、SEM、NH3-TPD等表征，初步確定了B2O3-WO3固體酸催化劑的基本結(jié)構(gòu)。將篩選出的最佳比例催化劑用于催化葡萄糖轉(zhuǎn)化 HMF，并考察了影響反應(yīng)的各種因素，如反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、底物溶度、不同溶劑、

4、催化劑用量等。得到最佳的反應(yīng)條件：葡萄糖質(zhì)量50 mg，催化劑質(zhì)量20 mg，溶劑DMSO，反應(yīng)溫度160℃，反應(yīng)時間180 min，HMF產(chǎn)率達(dá)到15.6%。
　?。?）通過模板劑結(jié)合超聲的方法制備了納米介孔B2O3-Al2O3固體酸催化劑，并對不同的比例（Al:B=10:0,9:1,8:2,7:3,6:4,5:5,4:6,3:7,2:8,1:9）進(jìn)行了篩選，篩選出了最優(yōu)催化劑比例（Al:B=5:5）。并對催化劑進(jìn)行了FTIR、

5、XRD、SEM、TEM、NH3-TPD、N2-吸附脫附、吡啶紅外、ICP-AES等表征，基本確定催化劑的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該催化劑不但具有納米介孔的結(jié)構(gòu)，而且還具有非常高的比表面積（488.5 m2/g）和較高的酸度，將最佳比例的催化劑用于催化葡萄糖轉(zhuǎn)化HMF，并考察了影響反應(yīng)的各種因素如同源催化劑的對比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、底物濃度、催化劑用量等。得到最佳的反應(yīng)條件：葡萄糖質(zhì)量50 mg，催化劑質(zhì)量20 mg，溶劑DMSO，反應(yīng)溫度140℃，