催化轉化生物質到呋喃基精細平臺化合物的研究.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)在全球面臨的一個嚴峻問題是對這些化石燃料需求日益上升的同時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資源為我們工業(yè)社會可提供能量和有機碳的來源和生產(chǎn)化學產(chǎn)品和液體染料。而且，與化石燃料相比較生物質資源產(chǎn)生相對較少的溫室效應氣體。5-羥甲基糠醛(HMF)來源于生物質碳水化

2、合物（纖維素、葡萄糖、果糖）的降解是一種具有潛力的精細平臺化合物，它可以作為合成塑料、藥物、液體燃料的前驅體。在生物質精煉過程中選擇性氧化HMF又是一種關鍵的轉化途徑，氧化HMF可以產(chǎn)生眾多呋喃基化學產(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)引起了廣泛的關注。因為DFF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、有機導體、交聯(lián)試劑、等方面具有廣泛的應用。它極大的促進了生物質資源的有效利用，對緩解能源危機和環(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果糖轉化為精細化學品HMF以及選擇性氧化HMF轉變?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)對催化劑進行表征。研究了在二甲亞砜(DMSO)中用Nb2O5負載磷鎢酸(TPA/Nb2O5)催化降解果糖制備HMF的反應:考察了不同TPA的負載量，反應溫度，反應時間，催化劑的用量對反應結果的影響。實驗結果顯示:當TPA的負載量為25％時催化活性最好，在催化劑用量為0.15g，反應溫度為120℃，反應時間為2h的條件下5-HMF的產(chǎn)率可高達91.6％。
　　2.TEMPO和氧氣在選擇性氧化醇到醛反應體系中具有非常

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條件下對選擇性氧化HMF轉變?yōu)镈FF反應性能的影響。結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，在MeCN溶劑中，反應8小時DFF的選擇性可以到96.6％，HMF的轉化率達到99％。另外，探討了該反應可能的機理。
　　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轉變?yōu)镈FF。并分別考察