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《離子液體及雜多酸催化果糖制5-羥甲基糠醛的研究.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、Theresearchonconversionoffructoseto5-hydroxymethylfurfuraloverionicliquidsandheteropolyacidThisThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityforDegreeofMasterofSciencebyYoUJianGaoSupervisedbyprof.Ting·HuaWuAndProf.YingWuInstituteofPhysicalChemistry,ZhejiangKeyLaboratoryforReactiveC
2、hemistryonSolidSurfaces,ZhejiangNormalUniversityMay2012IIIHIIIHMIIIIHlY2194420離子液體及雜多酸催化果糖制5一羥甲基糠醛研究摘要隨著不可再生資源的日益消耗,從可再生生物質資源尤其是木質纖維素類生物質出發(fā)制備新型平臺化合物越來越引起關注。木質纖維素轉化的途徑之一是水解生成單糖葡萄糖、果糖和木糖,單糖再進一步分解生成化學品。而單糖的生成和降解是影響整個反應過程選擇性的關鍵步驟。因此本文以果糖為原料,開展了以下研究工作。本論文研究中,首先合成了1.丁基.3.甲基咪唑氯鹽(Bmim
3、Cl)及N.(3.磺酸基丙基)吡啶硫酸氫鹽([PSPy][HS04])、N一(3-磺酸基丙基)吡啶對甲基苯磺酸鹽([PSPy][TSA])、N.(3.磺酸基丙基)吡啶磷酸二氫鹽([PSPy][H2PO,])---種功能化離子液體,采用核磁共振譜圖對所合成的離子液體的組成和結構進行表征分析,并用Hammer指示劑紫外可見光譜法比較了不同酸功能化離子液體的酸性。接著以室溫離子液體BmimCl為溶劑,添加二甲基亞砜作為共溶劑以降低體系粘度,用吡啶型酸功能化離子液體為催化劑,研究果糖脫水制備5.羥甲基糠醛(5.HMF)反應。以5-HMF的收率作為衡量標準,
4、分別考察了果糖濃度、反應溫度、反應時間、催化劑用量、共溶劑用量、催化劑使用壽命等參數對5-HMF產率的影響。結果表明,催化效果跟酸功能化離子液體的酸性大小及陰離子有關,酸性太大或者太小均不利于產物的形成,其中以[PSPy][H2P04]離子液體催化效果最佳。5-HMF最佳制備條件為:反應時間120min、催化劑用量60mg、溫度100℃,5-HMF產率可達到88%,催化體系重復使用7次后仍然有較高的活性。此外還研究了以雜多酸作為催化劑,在N,N-Z.甲基乙酰胺反應溶劑中催化果糖脫水制備5.羥甲基糠醛(5.HMF)的反應。以5-HMF的收率作為衡量標
5、準,分別考察了不同雜多酸催化劑、雜多酸的焙燒溫度、果糖濃度、反應溫度、反應時間、催化劑用量、添加劑用量等參數對5-HMF產率的影響,最后用正交實驗對條件進行優(yōu)化。結果表明:不同催化劑中,磷鎢酸催化劑催化活性最大,且其焙燒溫度為175"C,催T摘要化活性最佳。最佳制備條件為時間120min、催化劑用量80mg、溫度120℃,5-HMF產率可達到820/0,其中反應溫度對5-HMF產率的影響最大。此外,以Si02為載體,用浸漬法制備H3PWl2040/Si02催化劑,考察了H3PWl2040負載量對催化劑性能的影響,并對負載型催化劑重復使用次數進行了研
6、究。采用瓜、XRD、Nil3-TPD對負載型催化劑進行表征。結果表明:H3PWl2040在載體上較好地保持了原有的Keggin結構;負載后的磷鎢酸酸強度及酸量均小于負載前。磷鎢酸負載量為40%時,催化效果最佳,5-HMF產率達到84%;催化劑經4次使用后仍然具有較好的活性。關鍵詞:果糖;酸功能化離子液體;雜多酸;5一羥甲基糠醛IITHERESEARCHONCONVERSIONOFFRUCTOSETO5.HYDROXYMETHYLFURFURALOVERIONICLIQUIDSANDHETEROPOLyACIDABS’I。RAC‘l。Withther
7、apidconsumptionofnon-renewableresource,therenewablebiomassresources,particularlylignocellulosicsbiomasshavingreceivedmoreattentioninproducingchemicals.LignocelluloseCallbeconvertedtobulkchemicalsbyahydrolysisreacetion.Duringhydrolysis,thelignocelluloseiscleavedtogivemonosaccha
8、ride,whichstillCallbedecomposedintousefulchemicals.Theresults