生物質是一種廉價易得且可以代替石化資源的可再生資源,因此,將生物質原料轉化為可供人類生存發(fā)展的能源和化學品是近十年來研究的熱點問題。5-羥甲基糠醛是一種可由生物質轉化而來的重要平臺化合物,它能轉化為多種高附加值化合物,并應用在能源、塑料、西藥、精細化工等領域。本論文為從生物質衍生的葡萄糖、果糖轉化為5-羥甲基糠醛(5-HMF)設計制備新型固體酸催化劑,拓展5-HMF合成的綠色催化體系。本論文以炭磺酸為載體,通過浸漬法制備了金屬氯化物負載型炭磺酸 CBSA-CuCl2、CBSA-AlCl3、CBSA-ZnCl2、CBSA-FeCl3,該系列固體酸催化劑同時具有L酸和B酸中心。其中CBSA-CuCl2催化果糖脫水制備5-HMF的催化活性最好,在反應溫度180 ℃,反應時間30 min,果糖用量0.5 g,溶劑1-甲基-2吡咯烷酮10 mL,催化劑用量0.1g 時 5-HMF 產率達到 91.30%。論文接著研究了竹炭載體負載雙金屬氯化物系列固體酸催化劑在葡萄糖脫水制備5-HMF中的催化活性。結果表明,在反應溫度180 ℃,反應時間90min,催化劑用量0.1 g,水與甲基吡咯烷酮的摩爾比為1:19時,BC-NiCl2-ZnCl2的催化活性最好,且5-HMF產率達到 40.80%。最后,以氧化鋁和竹炭磺酸為葡萄糖脫水制備5-HMF的催化劑,研究了兩者的共同催化作用。結果表明,共同催化活性比使用單一催化劑的活性高。在反應過程中,氧化鋁是葡萄糖異構為果糖的良好催化劑,竹炭磺酸是催化果糖脫水的良好催化劑。在兩者同時存在的反應體系中,異構的果糖能及時被竹炭磺酸催化轉化為目標產物5-HMF,從而提高反應轉化率和選擇性。在反應溫度180℃,反應時間2h,5-HMF產率達到52.52%。
【學位單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O643.36
【部分圖文】：

一個羥甲基，其化學性質很活潑，可以通過加氫、氧化脫氫、酯化、鹵化、聚合、逡逑水解以及其他化學反應，合成眾多有用化合物和新型高分子材料，被認為是一種逡逑極其重要的平臺化合物Ａ圖１－１列出了５－ＨＭＦ轉化得到的增值產物。逡逑１逡逑

逡逑準曲線。如圖２－１所示，得到５－ＨＭＦ峰面積和濃度的關系為逡逑ｙ－１４９．２２１＊Ｃ＋３３０．２０５，邋Ｒ＝０．９９９０７0逡逑１８０００邋邐逡逑Ｅｇｕｔｗｎ邋？？？？＞？？邐\l逡逑１６０００邋－邐ＷｅＷ＾ｉｉ邋—邐＾逡逑Ｒｗ？９ｕａ＜邋１２Ｓ８０Ｓ７９邐＾逡逑Ｓｕｍｅｆ邐４６？逡逑１４０００邋－邐＊？．＇邋Ｒ＾Ｊｕ邋０Ｗ９０７．逡逑ＶａＫＭ邋ＳＵ￣Ｕｔｄ邋Ｅ＞邐ｙｆ逡逑Ｂ邋＿ｆｎｊｗｉ．ｐｌ邋＾邋３３０邋２０５邋１３７邋９Ｍ３Ｓ邐ｊＴ逡逑１２０００邋－邋ｇ邐！８ｌ８ｐ＞邐１４８邋２２１邐２０３７４逡逑１００００邋－邐ｙ＊逡逑＜邋８０００邋－逡逑６０００邋－邐Ｚ逡逑４０００邋－逡逑２０００邋－邋＾逡逑0邋邐邐邐１邐邐邐１邐邐邐１邐邐邐１邐邐邐１邐邐邐逡逑０邐２０邐４０邐６０邐８０邐１００邐１２０逡逑ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ／（ｍｇ／ｌ）逡逑圖２－１邋５－ＨＭＦ的標準曲線逡逑Ｆｉｇ２－１．邋Ｔｈｅ邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋５－ＨＭＦ逡逑５－ＨＭＦ產率產率的計算方法公式：逡逑５－ＨＭＦ產率（ｍｏｌ％）邋＝５－ＨＭＦ產量（ｍｏｌ）邋／葡萄糖初始投量（ｍｏｌ）邋＊１００％逡逑２．３結果與討論逡逑２．３．１催化劑的表征結果逡逑２．３．１．１邋ＦＴ－ＩＲ邋結果逡逑紅外光譜可以判斷樣品中有哪些官能團

邐ｔ／ｍｉｎ逡逑圖４－５催化劑用量對５－ＨＭＦ產率的影響邐圖４－６時間對５－ＨＭＦ產率的影響逡逑Ｆｉｇ邋４－５邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｃａｔａｌｙｓｔ邋ｄｏｓａｇｅ邋ｏｎ邐Ｆｉｇ邋４－６邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ邋ｏｎ逡逑ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｉｎｔｏ邋５－ＨＭＦ邐ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｉｎｔｏ邋５－ＨＭＦ逡逑８邋邐１邋１２邋｜邐１逡逑ｓ邋［７］邋Ｏ邋，逡逑ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／＾邐ｓｏｌｖｅｎｔｓ逡逑圖４－７溫度對５－ＨＭＦ產率的影響邐圖４－８溶劑對５－ＨＭＦ產率的影響逡逑Ｆｉｇ邋４－７邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邐Ｆｉｇ４－８邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｏｌｖｅｎｔｓ邋ｏｎ逡逑ｏｎ邋ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｉｎｔｏ邋５－ＨＭＦ邐ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｉｎｔｏ邋５－ＨＭＦ逡逑４．３．３邋Ａ１２０３與竹炭橫酸共同催化葡萄糖脫水制備５－ＨＭＦ白勺結果逡逑４．３．３．１氧化鋁催化葡萄糖脫水制備５－ＨＭＦ逡逑氧化鋁上同時存在Ｌ酸堿活性位點，可促進葡萄糖異構為果糖，進而脫水逡逑為５－ＨＭＦ。所以首先考慮了邋NB２０３單獨催化本反應的活性。圖４－９為在其他條件逡逑不變的前提下選用５５０°Ｃ活化２ｈ的氧化鋁作為催化劑。氧化鋁用量為０．０３邋ｇ、０．０５逡逑ｇ、０．１邋ｇ、０．１５邋ｇ、０．２邋ｇ、０．２５邋ｇ時，５－ＨＭＦ產率的變化情況。催化劑的量從０．０３逡逑ｇ增大到０．０５邋ｇ

【參考文獻】

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本文編號：2831686