功能化石墨烯合成及在單糖催化中的應(yīng)用.pdf

1、生物質(zhì)能源具有總量豐富，清潔和可再生等優(yōu)點(diǎn)，因此生物質(zhì)能源是未來(lái)代替化石能源的很好的選擇?？梢杂行Э朔茉此媾R的問(wèn)題:儲(chǔ)量不足和其燃燒帶來(lái)的嚴(yán)重的環(huán)境污染。纖維素是儲(chǔ)量豐富的生物質(zhì)資源，而葡萄糖則是形成纖維素分子的單體，單糖的降解反應(yīng)是研究纖維素轉(zhuǎn)化為小分子平臺(tái)化合物的關(guān)鍵步驟，本文以單糖為反應(yīng)底物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
　　石墨烯具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，是近些年來(lái)研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能團(tuán)，如羥基，羧基和環(huán)

2、氧基，這些基團(tuán)的存在會(huì)大大促進(jìn)其本身的水溶性，也為功能化石墨烯的合成提供了可能。石墨烯的功能化主要包括兩種:共價(jià)鍵功能化和非共價(jià)鍵功能化。本文分別利用這兩種功能化的方法合成了兩種催化劑，并分別探究了它們的催化性能。
　　在第二章中，我們以1，3-丙磺酸內(nèi)酯為磺化試劑，以氫化鈉作為還原劑，合成出磺化石墨烯固體酸催化劑。然后利用FT-IR，元素分析，TGA，XPS，SEM和TEM對(duì)其進(jìn)行表征，結(jié)果表明磺酸基團(tuán)已經(jīng)成功地嫁接到了石墨烯的

3、表面。利用該催化劑催化葡萄糖降解反應(yīng)，通過(guò)改變催化劑濃度，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間來(lái)探究反應(yīng)的最合適的條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，反應(yīng)的最適宜條件為:葡萄糖/催化劑=8∶1，反應(yīng)溫度:200℃，反應(yīng)時(shí)間:2h，水:20ml。在最佳反應(yīng)條件下，甲酸，乳酸和HMF三種產(chǎn)品的產(chǎn)率分別為15.39％，7.75％和28.8％，對(duì)應(yīng)的總產(chǎn)率為51.94％。經(jīng)過(guò)五次循環(huán)利用之后，此固體酸催化劑仍然具有較高的反應(yīng)活性，表明該催化劑擁有良好的熱穩(wěn)定性。
　　在第

4、三章中，我們利用強(qiáng)力超聲法合成了WO3@GO催化劑。用磷鎢酸作為WO3顆粒的來(lái)源。然后利用FT-IR和TEM對(duì)新材料進(jìn)行表征，紅外譜圖結(jié)果表明WO3已經(jīng)存在，通過(guò)TEM照片可以進(jìn)一步觀察WO3顆粒在氧化石墨烯(GO)表面的分布情況，結(jié)果表明WO3已經(jīng)在GO表面分布均勻。通過(guò)改變反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間和催化劑用量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)尋找最優(yōu)反應(yīng)條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳反應(yīng)條件為:果糖/催化劑=8∶1，反應(yīng)溫度:160℃，反應(yīng)時(shí)間:2h，水:20ml，