催化轉(zhuǎn)化生物質(zhì)到呋喃基精細(xì)平臺化合物的研究.pdf

1、目前，煤、石油、天然氣提供了至少四分之三的全世界所用的能源。但現(xiàn)在全球面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題是對這些化石燃料需求日益上升的同時(shí)它們的儲存量卻在快速下降。外加各國環(huán)保意識的提升，所以人們力求尋找一種可行的且對環(huán)境友好的可再生新能源來替代化石資源。研究表明，大量的可再生的生物質(zhì)資源為我們工業(yè)社會可提供能量和有機(jī)碳的來源和生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品和液體染料。而且，與化石燃料相比較生物質(zhì)資源產(chǎn)生相對較少的溫室效應(yīng)氣體。5-羥甲基糠醛(HMF)來源于生物質(zhì)碳水化

2、合物（纖維素、葡萄糖、果糖）的降解是一種具有潛力的精細(xì)平臺化合物，它可以作為合成塑料、藥物、液體燃料的前驅(qū)體。在生物質(zhì)精煉過程中選擇性氧化HMF又是一種關(guān)鍵的轉(zhuǎn)化途徑，氧化HMF可以產(chǎn)生眾多呋喃基化學(xué)產(chǎn)品如:2，5-呋喃二甲醛(DFF)、5-羥甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA)、5-甲?；?2-呋喃甲酸(FFCA)和2，5-呋喃二甲酸(FDCA)。然近年來DFF作為HMF的氧化產(chǎn)物已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。因?yàn)镈FF在合成呋喃類聚合體、各種聚

3、席夫堿、藥物、抗真菌劑、殺蟲劑、有機(jī)導(dǎo)體、交聯(lián)試劑、等方面具有廣泛的應(yīng)用。它極大的促進(jìn)了生物質(zhì)資源的有效利用，對緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題具有非常重要的意義。
　　因此，本文圍繞降解生物質(zhì)果糖轉(zhuǎn)化為精細(xì)化學(xué)品HMF以及選擇性氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF展開一系列的研究。
　　1.通過水熱法制備了一系列Nb2O5負(fù)載磷鎢酸的催化劑(TPA/Nb2O5)，并且用X射線粉末衍射儀(XRD)和紅外光譜(FT-IR)，NH3-TPD、電子

4、掃描電鏡(SEM)對催化劑進(jìn)行表征。研究了在二甲亞砜(DMSO)中用Nb2O5負(fù)載磷鎢酸(TPA/Nb2O5)催化降解果糖制備HMF的反應(yīng):考察了不同TPA的負(fù)載量，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間，催化劑的用量對反應(yīng)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:當(dāng)TPA的負(fù)載量為25％時(shí)催化活性最好，在催化劑用量為0.15g，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下5-HMF的產(chǎn)率可高達(dá)91.6％。
　　2.TEMPO和氧氣在選擇性氧化醇到醛反應(yīng)體系中具有非常

5、重要的意義，本文考察了不同的過渡金屬硝酸鹽以及不同的反應(yīng)條件下對選擇性氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF反應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明在分子氧存在的條件下以Fe(NO3)3·9H2O/NaCl/TEMPO為催化劑時(shí)，在MeCN溶劑中，反應(yīng)8小時(shí)DFF的選擇性可以到96.6％，HMF的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99％。另外，探討了該反應(yīng)可能的機(jī)理。
　　3.通過直接焙燒鈮酸制備三種不同的Nb2O5作為光催化劑在可見光的作用下有效催化氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF。并分別考察