【摘要】：采用雙模板自組裝、炭化、氫氟酸蝕刻和磺化等手段制備了具有分級有序多孔結構的磺化碳(SCHOP),并分別在500、600和700℃考察了炭化溫度對分級有序多孔碳微觀結構的影響;以催化果糖脫水制備5-羥甲基糠醛(5-HMF)為探針反應,評價了SCHOP的催化效果。結果表明,500℃焙燒所制備的SCHOP具有最高的催化活性。SEM、TEM和N2吸附-脫附表明,所制備的催化劑具有規(guī)整的分級有序孔結構,但過高的炭化溫度會降低炭材料微觀結構的有序性;FT-IR、EDS和-SO3H含量測定表明,通過磺化可在碳基體上有效引入磺酸基,炭化溫度過高會降低炭材料的芳香性,不利于磺酸基的引入。130℃下反應20 min,果糖的轉化率和5-HMF的收率分別高達96.1%和93.4%,表明SCHOP是一種高效固體酸催化劑。
【圖文】：

S-TWIN)來表征;其比表面積、孔容和孔徑等采用N2吸附-脫附儀(ASAP2010)測試;傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IＲ)(Nicolet5700)用于測定特征官能團;X射線能譜儀(EDS)(OxfordINCAEnergy)用于測定催化劑表面元素成分。催化劑的磺酸基(－SO3H)含量測定采用中和滴定法［22］。取50mg樣品分散于20mL飽和NaCl溶液中，超聲振蕩60min，取上清液，加入2滴酚酞指示劑，用0．01mol/LNaOH滴定，當濾液由無色變?yōu)槲⒓t色時為滴定終點。1．4果糖催化脫水果糖催化脫水反應是在帶回流冷凝管的100mL三口燒瓶中進行的，采用磁力攪拌加熱套控溫和調整攪拌速率。實驗時，將1．0g果糖溶于30mLDMSO中，加入催化劑在設定溫度和攪拌條件下反應。反應時間從溫度達設定值開始計時，并每隔一定時間取樣測定5-HMF和果糖的含量。1．5分析方法反應液中的果糖和5-HMF采用Waterse2695高效液相色譜進行定量分析。果糖的定量分析采用Waters2414示差折光檢測器和WelchUltimateXB-NH2(250mm×4．6mm，，5μm)色譜柱，柱溫:40℃，流動相為體積比3∶1的乙腈水溶液，流量為1mL/min。5-HMF的分析條件為:Waters2489紫外檢測器、WatersXbridgeC18色譜柱，柱溫:30℃，流動相是體積比為95∶5的甲醇水溶液，流量為0．8mL/min。2結果與討論2．1孔結構的表征圖1為不同樣品的SEM照片以及SCHOP的TEM照片。圖1催化劑的掃描電鏡和透射電鏡照片F(xiàn)igure1SEMimagesandTEMimages(a):HOPC-500;(b):HOPC-600;(c):HOPC-700;(d):SCHOP-500;(e):SCHOP-600;(f):SCHOP-700;(g):SCHOP-500;(h):SCHOP-600;(i):SCHOP-7001343第11期王建剛等:分級有序多孔磺化碳催化果糖轉化制5-羥甲基糠醛

表1為各樣品的結構參數(shù)。比較HOPC-500和SCHOP-500可以看出，在磺化前比表面積為232m2/g，磺化后為181m2/g，表明磺化后比表面積有所下降。結合SEM和TEM照片可以看出，磺化前后炭材料的分級有序孔結構沒有明顯改變。隨著焙燒溫度升高，SCHOP的比表面積增大，這可能是在高的焙燒溫度下，酚醛樹脂炭化更徹底，模板F127脫除更干凈，從而形成更多的介孔和微孔結構，因而比表面積有所增大［24］。綜合以上分析，磺化后獲得的磺化碳能夠很好地保留原炭材料的分級有序孔結構，SCHOP-500的分級結構有序性最高。圖2N2吸附-脫附等溫線(a)和孔徑分布(b)Figure2N2adsorption-desorptionisotherm(a)andporesizedistribution(b)1344燃料化學學報第44卷


本文編號：2683247