基于多酸的固體酸催化劑在生物能源方面的應(yīng)用.pdf

1、隨著傳統(tǒng)石化能源的消耗日益增加，可再生能源的發(fā)展逐漸成為了21世紀(jì)最重要的問題之一。伴隨著化石燃料的快速消耗相應(yīng)的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，例如二氧化碳過度排放引起的全球變暖問題，汽車尾氣的排放所引起的霧霾天氣等。尋找清潔的可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石化能源，已成為全球人類越來越迫切解決的問題。生物能源作為一類可再生能源，因其有著豐富的原料來源越來越受到科學(xué)家們的關(guān)注。其中生物柴油、5-HMF、纖維素酯類等都是生物能源產(chǎn)品中非常重要的組成部分，它們都

2、可以通過酸催化反應(yīng)以生物質(zhì)資源為原料制備而成，而酸催化劑是酸催化反應(yīng)中不可缺少的部分。因此，酸催化劑和酸催化反應(yīng)的研究是生物能源研究中一個非常重要的領(lǐng)域。
　　本文基于Keggin型多金屬氧酸鹽，一方面，圍繞聚合物為載體，設(shè)計合成了高活性、高選擇性的固體酸催化劑，使其代替?zhèn)鹘y(tǒng)無機酸，從而以生物質(zhì)資源為原料簡便高效的制備出生物柴油、5-HMF等高附加值產(chǎn)品;另一方面，借助多金屬氧酸鹽的穩(wěn)定性、環(huán)境友好性使其與濃H2SO4混合使用，用

3、于纖維素酯類產(chǎn)品的制備反應(yīng)，得到了高粘度、高分子量的纖維素酯類產(chǎn)品。采用FT-IR、BET、TG、HRTEM、TPD、NMR等多種手段對產(chǎn)品進行了表征。主要研究成果如下:
　　1.研究了一種基于Keggin型多酸的新型固體酸催化劑的制備，探究對長鏈脂肪酸的酯化反應(yīng)和果糖脫水反應(yīng)的催化活性。此催化劑的制備步驟為:首先，合成一種高比表面積、多活性位點的大孔聚合物;其次，將多酸與其混合反應(yīng)生成目標(biāo)催化劑。我們探討了該催化劑對果糖脫水、月

4、桂酸和甲醇的酯化反應(yīng)的催化性能，結(jié)果表明：兩種反應(yīng)的產(chǎn)率均達98％以上。
　　2.研究了醋酸丙酸纖維素的制備。探究了不同催化劑制備醋酸丙酸纖維素的性能，選擇以多酸與濃H2SO4摻雜為其催化劑，分別探究了酯化溫度、酯化時間對產(chǎn)品的影響。該催化劑不僅可以得到理想的醋酸丙酸纖維素產(chǎn)品，同時還有不腐蝕反應(yīng)容器、催化性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
　　總之，制備了基于Keggin型多酸的新型固體酸催化劑，研究了其在果糖脫水、月桂酸和甲醇酯化反應(yīng)中的