介紹了近年來纖維素催化轉(zhuǎn)化制取C5/C6烷烴的反應(yīng)和催化體系的研究進(jìn)展,主要論述了纖維素通過水解-加氫脫氧的一鍋法過程和纖維素經(jīng)C6平臺化合物的加氫脫氧過程,對天然木質(zhì)纖維原料、纖維素、葡萄糖及山梨醇轉(zhuǎn)化為烷烴的反應(yīng)路徑及相應(yīng)的催化劑進(jìn)行了總結(jié)。反應(yīng)路徑主要有山梨醇、異山梨醇、HMF和己內(nèi)酯反應(yīng)路徑,催化劑主要為金屬-酸多功能催化劑,酸催化劑包括金屬氧化物、分子篩、雜多酸、離子液態(tài)酸性溶劑及無機(jī)酸等;金屬催化劑主要有Pd、Pt、Ru、Ir、Ni等。其中金屬Ru在酸性水熱環(huán)境中具有良好的催化活性,研究最為廣泛。通過分析各種反應(yīng)途徑及相應(yīng)的催化劑,提出了該研究領(lǐng)域面臨的主要問題,并從技術(shù)角度對未來應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè). 2017,37(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

水相中纖維素的反應(yīng)途徑Fig．1Pathwaysforcellulosetransformationinaqueousmedium

第2期陳倫剛，等:纖維素催化轉(zhuǎn)化制備C5/C6烷烴燃料的反應(yīng)與催化體系的研究進(jìn)展25APHDO［40］。發(fā)現(xiàn)ZrO2與WOx的強(qiáng)相互作用并不能產(chǎn)生較強(qiáng)的酸性位，相反TiO2與WOx的作用不強(qiáng)卻產(chǎn)生了較強(qiáng)的酸性位。通常在水相中酸催化的活性主要依賴于強(qiáng)酸性位，C5、C6烷烴的產(chǎn)率主要依賴于固體酸的酸性，所以TiO2-WOx催化劑的加入使得C5、C6烷烴的產(chǎn)率較高。圖2山梨醇加氫脫氧的主要反應(yīng)路徑［38］Fig．2Majorreactionpathwaysofsorbitolhydrodeoxygenation［38］Vilcocq等［41］還研究了TiO2-WOx固體酸混合不同的加氫催化劑M/ZrO2(M為Pt、Ir、Pd)來考察它們對山梨醇APHDO的影響。ZrO2被選作水相催化反應(yīng)中的催化劑載體，因為ZrO2是一種具有良好水熱穩(wěn)定性的金屬氧化物，ZrO2負(fù)載金屬催化劑的穩(wěn)定性一般要高于SiO2-Al2O3負(fù)載催化劑，但是ZrO2的表面酸性較弱不具有較強(qiáng)的脫水活性。對于金屬活性位，Pd和Ir金屬對C5和C6烷烴的選擇性較高，對反應(yīng)底物具有較低的C—C鍵斷裂活性，但由于山梨醇APHDO的轉(zhuǎn)化頻率(TOF)低而導(dǎo)致C5、C6烴的產(chǎn)率非常低，這與有關(guān)多元醇的研究結(jié)果相符合［42－43］。當(dāng)Pt/ZrO2與酸催化劑TiO2-WOx按質(zhì)量比20∶80混合時，催化性能具有較高的C6烴選擇性和較高的反應(yīng)活性，但是烴類化合物的產(chǎn)率仍然受到酮類和含氧雜環(huán)化合物加氫反應(yīng)的影響。Cabiac團(tuán)隊還以反應(yīng)過程中檢測到的C6中間產(chǎn)物來分析山梨醇的APHDO反應(yīng)歷程［44］。C6中間產(chǎn)物分別為單氧化合物1-己醇、2-己醇、2，5-二甲基四氫呋喃以及2-己酮;還包括雙氧中間產(chǎn)物1，2-己二醇和三氧化合物1，2，6-己三醇。研究指出，二級醇的脫水-加氫反應(yīng)較易進(jìn)行，?

6烷烴的產(chǎn)率可達(dá)60%［51］。圖3表明山梨醇加氫脫氧過程涉及脫水反應(yīng)、氫解和C—C鍵裂解反應(yīng)。其中異山梨醇是主要的脫水產(chǎn)物，也是重要的反應(yīng)中間物，它會進(jìn)一步經(jīng)歷開環(huán)和后續(xù)的氫解反應(yīng)形成己烷。研究發(fā)現(xiàn)Pt/NbOPO4山梨糖醇脫水和異山梨醇?xì)浣獾幕罨芊謩e為72.7和147.6kJ/mol，要比Pt/ZrP和Pt/H-β催化劑低得多，這可能與NbOPO4載體上具有較多的強(qiáng)酸位作用及NbOX對環(huán)氧C—O鍵斷裂的促進(jìn)作用有關(guān)。研究指出，異山梨醇?xì)浣馐菦Q定整個反應(yīng)過程速率的關(guān)鍵步驟，降低異山梨醇的活化能是提高反應(yīng)活性的關(guān)鍵［51］。圖3Pt/NbOPO4催化山梨醇?xì)浣鉃榧和榈姆磻?yīng)路徑［51］Fig．3ThereactionpathwayofsorbitolhydrogenolysisintohexaneoverPt/NbOPO4［51］1.3葡萄糖低聚物、(脫氧)葡萄糖轉(zhuǎn)化為液態(tài)小分子烴山梨醇可以從葡萄糖或葡萄糖的聚合物(纖維二糖、纖維素以及淀粉等)轉(zhuǎn)化而來。因此研究纖維

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Glucose production from hydrolysis of cellulose over a novel silica catalyst under hydrothermal conditions[J]. Huayu Wang, Changbin Zhang , Hong He , Lian Wang State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China.  Journal of Environmental Sciences. 2012(03)



本文編號：2978398