生物質(zhì)是一種廉價(jià)易得且可以代替石化資源的可再生資源,因此,將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為可供人類(lèi)生存發(fā)展的能源和化學(xué)品是近十年來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。5-羥甲基糠醛是一種可由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)的重要平臺(tái)化合物,它能轉(zhuǎn)化為多種高附加值化合物,并應(yīng)用在能源、塑料、西藥、精細(xì)化工等領(lǐng)域。本論文為從生物質(zhì)衍生的葡萄糖、果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛(5-HMF)設(shè)計(jì)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(guò)浸漬法制備了金屬氯化物負(fù)載型炭磺酸 CBSA-CuCl2、CBSA-AlCl3、CBSA-ZnCl2、CBSA-FeCl3,該系列固體酸催化劑同時(shí)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(yīng)溫度180 ℃,反應(yīng)時(shí)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(shí) 5-HMF 產(chǎn)率達(dá)到 91.30%。論文接著研究了竹炭載體負(fù)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(jié)果表明,在反應(yīng)溫度180 ℃,反應(yīng)時(shí)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(shí),BC-NiCl2-ZnCl2的催化活性最好,且5-HMF產(chǎn)率達(dá)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(jié)果表明,共同催化活性比使用單一催化劑的活性高。在反應(yīng)過(guò)程中,氧化鋁是葡萄糖異構(gòu)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(shí)存在的反應(yīng)體系中,異構(gòu)的果糖能及時(shí)被竹炭磺酸催化轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物5-HMF,從而提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性。在反應(yīng)溫度180℃,反應(yīng)時(shí)間2h,5-HMF產(chǎn)率達(dá)到52.52%。
【學(xué)位單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O643.36
【部分圖文】：

一個(gè)羥甲基，其化學(xué)性質(zhì)很活潑，可以通過(guò)加氫、氧化脫氫、酯化、鹵化、聚合、逡逑水解以及其他化學(xué)反應(yīng)，合成眾多有用化合物和新型高分子材料，被認(rèn)為是一種逡逑極其重要的平臺(tái)化合物Ａ圖１－１列出了５－ＨＭＦ轉(zhuǎn)化得到的增值產(chǎn)物。逡逑１逡逑

逡逑準(zhǔn)曲線。如圖２－１所示，得到５－ＨＭＦ峰面積和濃度的關(guān)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�。福欤福穑具姡保矗稿澹玻玻边姡玻埃常罚村义希保埃埃埃板澹姡义希煎澹福埃埃板澹义希叮埃埃板澹姡阱义希矗埃埃板澹义希玻埃埃板澹澹掊义�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(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)率產(chǎn)率的計(jì)算方法公式：逡逑５－ＨＭＦ產(chǎn)率（ｍｏｌ％）邋＝５－ＨＭＦ產(chǎn)量（ｍｏｌ）邋／葡萄糖初始投量（ｍｏｌ）邋＊１００％逡逑２．３結(jié)果與討論逡逑２．３．１催化劑的表征結(jié)果逡逑２．３．１．１邋ＦＴ－ＩＲ邋結(jié)果逡逑紅外光譜可以判斷樣品中有哪些官能團(tuán)

邐ｔ／ｍｉｎ逡逑圖４－５催化劑用量對(duì)５－ＨＭＦ產(chǎn)率的影響邐圖４－６時(shí)間對(duì)５－ＨＭＦ產(chǎn)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(duì)５－ＨＭＦ產(chǎn)率的影響邐圖４－８溶劑對(duì)５－ＨＭＦ產(chǎn)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(jié)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(shí)存在Ｌ酸堿活性位點(diǎn)，可促進(jìn)葡萄糖異構(gòu)為果糖，進(jìn)而脫水逡逑為５－ＨＭＦ。所以首先考慮了邋NB２０３單獨(dú)催化本反應(yīng)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(shí)，５－ＨＭＦ產(chǎn)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2831686