磷鎢酸型固體酸催化劑在雙相體系中催化降解葡萄糖到5-HMF的研究.pdf

1、生物質(zhì)燃料和平臺化合物因其可從儲量豐富、可再生和低污染的生物質(zhì)資源中獲取成為了有前途的化石燃料替代品。被美國能源部列為附加值最高的生物質(zhì)衍生化學品——5-羥甲基糠醛(5-HMF)，由于其存在活性官能團羥基和甲?；赊D(zhuǎn)化為許多高附加值產(chǎn)品。因此，由儲量豐富且廉價的葡萄糖制備5-HMF的研究具有重要的意義和價值。研究發(fā)現(xiàn)具有氧化還原性及酸性的多功能新型催化劑磷鎢酸在酸化脫水反應中催化效果較好。而固體酸作為一種酸性可調(diào)、熱穩(wěn)定性好、循環(huán)利用

2、率高、環(huán)境友好等優(yōu)勢的非均相催化劑被廣泛用于酸催化反應。通過將磷鎢酸負載或摻雜在雙氧化物中制備固體酸來攻克其易溶脫的缺點。本文研究了在飽和NaCl(aq)/四氫呋喃(THF)雙相體系中，磷鎢酸型固體酸催化劑降解葡萄糖制備5-HMF，主要內(nèi)容如下:
　　1.采用共沉淀和等體積浸漬的方法制備了一系列負載磷鎢酸型固體酸催化劑H3PW12O40(HPA)/TiO2-ZrO2，探究了其催化葡萄糖制備5-HMF的活性。篩選出最優(yōu)催化劑∶鈦鋯摩

3、爾比為5∶5、載體焙燒溫度為600℃、HPA負載量為5％（質(zhì)量分數(shù)），通過FT-IR、XRD、XPS和TEM表征說明活性組分HPA與載體TiO2-ZrO2(TZ)間存在的相互作用，由BET和NH3-TPD表征結(jié)果合理解釋酸量和酸密度對此反應的影響。同時考察了諸多因素對催化效果的影響。結(jié)果顯示，反應的最佳條件為t=4h、T=160℃、m催∶m葡=1∶5、VNaCl(aq)∶VTHF=1∶5、1200r/min。最佳條件下5-HMF收率為5

4、1.3％、選擇性為54.9％，葡萄糖轉(zhuǎn)化率為93.4％。另外，催化劑循環(huán)實驗表明其熱穩(wěn)定性良好。
　　2.通過水熱法合成了摻雜磷鎢酸型固體酸催化劑H3PW12O40(PW12)-TiO2-SiO2，對其催化活性進行評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當鈦硅摩爾比為9∶1、PW12摻雜量為0.006（摩爾比）時，催化劑性能最佳。FT-IR、XRD和XPS表征結(jié)果表明，催化劑活性組分PW12與雙氧化物TiO2-SiO2(TS)間存在相互作用且摻雜良好，由