【摘要】：糠醛作為一種重要的生物基化學(xué)品,具有廣闊的應(yīng)用前景,但目前以均相酸為催化劑的工業(yè)生產(chǎn)存在很多局限,如成本高、環(huán)境污染等。而現(xiàn)有的非均相固體酸催化劑多存在制備過程復(fù)雜,催化劑活性不高、選擇性和穩(wěn)定性不好等問題。本課題旨在尋找一種具有高穩(wěn)定性、高催化性能,且制備成本較低的固體酸催化劑,提高糠醛產(chǎn)率的同時降低生產(chǎn)成本。本課題共合成3種固體酸催化劑,并分別研究了它們的催化性能。具體內(nèi)容如下:以硅藻土為載體的固體酸:通過在其表面接枝SnO2增強L酸含量,磺化提高B酸含量,并通過XRD、EDS、Py-IR以及NH3-TPD表征證明固體酸的酸含量增加。通過水相和有機相反應(yīng)的對比,發(fā)現(xiàn)雙相體系的糠醛產(chǎn)率要比單相高出38.81%,在NaCl溶液-甲苯的雙相體系,180℃,3h時達到最優(yōu)糠醛產(chǎn)率80.97%,木聚糖在同等條件下糠醛產(chǎn)率也達到84.39%。實驗發(fā)現(xiàn)固體酸煅燒復(fù)性優(yōu)于乙醇沖洗法,固體酸在重復(fù)利用5次之后糠醛產(chǎn)率仍然能夠達到74.53%。碳雜化硅藻土固體酸:對負載SnO2的硅藻土進行碳雜化和磺化處理,使其表面負載一層多孔碳和磺酸根。催化研究發(fā)現(xiàn)碳雜化固體酸在水相中反應(yīng)更具優(yōu)勢,且在180℃,5h時,糠醛產(chǎn)率達到66.24%。碳雜化固體酸采用乙醇沖洗法復(fù)性,重復(fù)利用3次時糠醛產(chǎn)率為52.68%,降低了 13.56%,說明催化劑復(fù)性方法有待改進。實驗過程中發(fā)現(xiàn)硅烷化改性硅藻土的糠醛產(chǎn)率為32.81%,說明疏水作用太強并不利于固體酸的催化反應(yīng)。磁性花粉固體酸:以花粉為載體通過不同的磁化和磺化處理方法合成多種磁性花粉固體酸。研究發(fā)現(xiàn),羥乙基磺酸作為磺化劑時可減少固體酸磁性損失,同時Fe離子含量過多時極易使糠醛轉(zhuǎn)化為其他副產(chǎn)物。
【圖文】：

＋＼邋ｃｈ0ｈ邋邐邐邋ＩＩ邋ｊ＾ｃｌｌ０逡逑、ＣＨＯ逡逑圖１－３木糖脫水環(huán)化機理逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｘｙｌｏｓｅ邋ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ邋ｃｙｃｌｉｚａｔｉｏｎ逡逑１．３固體酸逡逑酸堿概念由ＲｏｂｅｒｔＢｏｙｌｅ提出，，并引起普遍共識，隨著工業(yè)以及科技的發(fā)展，該逡逑理論得到完善。對于均相中的酸堿有多種定義，普遍認同且重要的有：酸堿電離、酸逡逑堿質(zhì)子與酸堿電子理論。固體表面酸－堿化學(xué)最重要的是ＢｒＯｎｓｔｅｄ和Ｌｅｗｉｓ定義。當(dāng)逡逑一個表面位具有給予質(zhì)子的能力被稱作ＢｒＯｎｓｔｅｄ酸，當(dāng)一個表面位具有接受電子對的逡逑能力被稱為Ｌｅｗｉｓ酸，具有這兩個酸性位點的固體被稱為固體酸。逡逑固體酸催化能力來源于其表面的催化活性中心，即酸性位點（ＢｒＯｎｓｔｅｄ酸和Ｌｅｗｉｓ逡逑酸）。固體酸的Ｂｒ０ｎｓｔｅｄ酸和Ｌｅｗｉｓ酸的酸性位點決定固體酸的催化能力，即因為兩逡逑者活化方式不同，使得不同的固體酸在催化同一反應(yīng)物時表現(xiàn)出不同的選擇性，所以逡逑得到不同的產(chǎn)物。除酸中心

圖２－１邋ＤＥＳｎＳ０３Ｈ固體酸合成過程逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｏｌｉｄ邋ａｃｉｄ邋ＤＥＳ１１ＳＯ３Ｈ逡逑藻土固體酸催化劑的表征逡逑掃描電子顯微鏡逡逑實驗利用ＨＩＴＡＣＨＩ邋Ｓ４７００掃描電子顯微鏡對ＤＥ、ＤＥＳｎ、ＤＥＳｎＳ０３Ｈ的形了觀察。樣品經(jīng)干燥處理，在有導(dǎo)電膠的樣品臺上制樣，為清晰觀察每個酸的形貌結(jié)構(gòu)，樣品只需制取薄薄一層，經(jīng)噴金處理后，在真空狀態(tài)下進。逡逑ＸＲＤ邋分析逡逑驗過程中采用ＥＳＣＡＬＡＢ邋２５０型Ｘ射線衍射儀表征產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)，掃描０。，速度邋５７ｍｉｎ。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TQ251.11

【參考文獻】

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1 王東;;糠醛產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其衍生物的生產(chǎn)與應(yīng)用(一)[J];化工中間體;2003年20期

本文編號：2657155