本文關(guān)鍵詞：功能化離子液體的制備及其催化糖類轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛

  更多相關(guān)文章： 生物質(zhì) 果糖 葡萄糖 纖維素 5-羥甲基糠醛 離子液體

【摘要】：隨著化石資源的日益消耗,從可再生的生物質(zhì)資源尤其是纖維素類生物質(zhì)出發(fā)制備新型平臺小分子引起越來越廣泛的關(guān)注。5-羥甲基糠醛(5-HMF)作為一種重要的平臺小分子,可從果糖、葡萄糖、纖維素等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到。本論文制備了一系列功能化離子液體,并開展了其催化糖類轉(zhuǎn)化為5-HMF研究。(1)以硝酸鑭(硝酸鈰、硝酸鋁、硝酸鉻)與1-甲基咪唑氯乙酸鹽和異丙醇鋁、正丙醇鋯、異丙醇鈦分別共同反應(yīng)制備催化劑;進(jìn)行FT-IR、TGA、NH3-TPD、SEM、TEM、XRD表征并用于催化糖類轉(zhuǎn)化為5-HMF研究;探索了溫度、時間、催化劑用量、溶劑種類、底物濃度等因素對催化效果的影響,以及催化劑的重復(fù)使用性。結(jié)果顯示,催化果糖轉(zhuǎn)化的最佳條件:果糖50 mg,催化劑Cr-IL-Ti 10mg,溶劑DMSO 1.0 g,140oC下反應(yīng)2 h,5-HMF的產(chǎn)率達(dá)30.4%,催化劑可以重復(fù)使用5次。催化葡萄糖轉(zhuǎn)化的最佳條件:葡萄糖50 mg,催化劑La-IL-Al20 mg,溶劑DMSO 1.0 g,140oC下反應(yīng)3 h,5-HMF的產(chǎn)率達(dá)23.3%,催化劑可以重復(fù)使用4次。催化纖維素轉(zhuǎn)化的最佳條件:纖維素50 mg,催化劑La-IL-Al30 mg,[BMIM]Cl 0.8 g,DMSO 0.2 g,160oC下反應(yīng)6 h,5-HMF的產(chǎn)率為11.2%。(2)制備氨基酸離子液體催化劑L-AlaCl、L-ValCl、L-GluCl和L-GlyCl,進(jìn)行熔點測定、1H NMR、13C NMR、FT-IR表征并用于催化糖類轉(zhuǎn)化為5-HMF研究;考察影響反應(yīng)的各種因素并研究了催化劑的重復(fù)使用性。結(jié)果表明,催化果糖轉(zhuǎn)化的最佳條件:果糖50 mg,催化劑L-GluCl 15 mg,DMSO 1.0 g,120oC下反應(yīng)15 min,5-HMF的產(chǎn)率達(dá)83.7%。催化劑可重復(fù)使用4次。(3)為了提高葡萄糖轉(zhuǎn)化制備5-HMF的產(chǎn)率,在氨基酸離子液體催化體系中引入路易斯酸,考察各因素對葡萄糖轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明,催化葡萄糖轉(zhuǎn)化的最佳條件:葡萄糖50 mg,催化劑GluCl+SnCl4(30 wt.%)15 mg,DMSO/[BMIM]Cl(w/w=8:2)1.0 g,120oC下反應(yīng)5 h,5-HMF的產(chǎn)率達(dá)44.5%。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì) 果糖 葡萄糖 纖維素 5-羥甲基糠醛 離子液體
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O645.1;O621.251
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-21
• 1.1 生物質(zhì)簡介8-9
• 1.2 纖維素簡介9-10
• 1.2.1 纖維素的結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2.2 纖維素的水解10
• 1.3 5-羥甲基糠醛(5-HMF)的重要性10-11
• 1.4 單糖脫水轉(zhuǎn)化為 5-HMF的可能機理11-12
• 1.5 單糖分解制備 5-HMF的路線12-13
• 1.6 國內(nèi)外對糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF的研究現(xiàn)狀13-21
• 1.6.1 均相酸催化糖類轉(zhuǎn)化13-15
• 1.6.2 異相酸催化糖類轉(zhuǎn)化15-21
• 1.6.2.1 金屬氧化物15-17
• 1.6.2.2 酸性樹脂17-18
• 1.6.2.3 改性離子液體固體酸18-21
• 第二章 論文設(shè)計思路21-24
• 2.1 本論文的選題目的及意義21
• 2.2 本論文的設(shè)計思路及路線21-24
• 2.2.1 金屬氧化物改性離子液體的制備及催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF21-22
• 2.2.2 氨基酸離子液體的制備及催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF22-23
• 2.2.3 路易斯酸引入對氨基酸離子液體催化體系，對催化糖類轉(zhuǎn)化為5-HMF的影響23-24
• 第三章 金屬氧化物改性離子液體催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF24-61
• 3.1 引言24
• 3.2 實驗部分24-30
• 3.2.1 主要試劑及儀器24-26
• 3.2.2 催化劑的制備方法26-27
• 3.2.3 5-HMF檢測方法的建立27-29
• 3.2.4 還原性糖(The Reducing Sugar)檢測方法的建立29-30
• 3.3 催化劑的表征及分析30-34
• 3.3.1 傅里葉紅外(FT-IR)表征分析30-31
• 3.3.2 X-射線粉末衍射(XRD)表征分析31-32
• 3.3.3 熱重(TG)表征分析32
• 3.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)表征分析32-33
• 3.3.5 透射電子顯微鏡(TEM)表征分析33-34
• 3.3.6 程序升溫脫附(NH3-TPD)表征分析34
• 3.4 催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF34-59
• 3.4.1 催化果糖轉(zhuǎn)化34-45
• 3.4.1.1 反應(yīng)時間、溫度對La-IL-Al的催化效果的影響35-37
• 3.4.1.2 催化劑用量對La-IL-Al的催化效果的影響37
• 3.4.1.3 不同催化劑對果糖轉(zhuǎn)化為 5-HMF的影響37-38
• 3.4.1.4 反應(yīng)時間對Cr-IL-Ti催化效果的影響38-39
• 3.4.1.5 反應(yīng)溫度對Cr-IL-Ti催化效果的影響39-40
• 3.4.1.6 催化劑用量對Cr-IL-Ti催化效果的影響40-41
• 3.4.1.7 不同溶劑對Cr-IL-Ti催化效果的影響41-42
• 3.4.1.8 溶劑的量對Cr-IL-Ti催化效果的影響42-43
• 3.4.1.9 催化劑Cr-IL-Ti的重復(fù)使用性43-45
• 3.4.1.10 小結(jié)45
• 3.4.2 催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為 5-HMF45-53
• 3.4.2.1 反應(yīng)時間對12種催化劑的催化效果影響45-46
• 3.4.2.2 溫度對催化效果的影響46-47
• 3.4.2.3 不同時間、溫度對La-IL-Al催化效果的影響47-48
• 3.4.2.4 催化劑用量對La-IL-Al催化效果的影響48-49
• 3.4.2.5 溶劑種類對La-IL-Al催化效果的影響49-50
• 3.4.2.6 溶劑的量對La-IL-Al催化效果的影響50-51
• 3.4.2.7 催化劑La-IL-Al的重復(fù)使用性研究51-52
• 3.4.2.8 小結(jié)52-53
• 3.4.3 La-IL-Al催化纖維素轉(zhuǎn)化為 5-HMF53-59
• 3.4.3.1 反應(yīng)溫度對催化效果的影響53-54
• 3.4.3.2 反應(yīng)時間對催化效果的影響54-55
• 3.4.3.3 催化劑用量對催化效果的影響55-56
• 3.4.3.4 溶劑種類對催化效果的影響56-57
• 3.4.3.5 DMSO的量對催化效果的影響57-58
• 3.4.3.6 加入水的量對催化效果的影響58-59
• 3.4.3.7 小結(jié)59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第四章 氨基酸離子液體催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 實驗部分61-63
• 4.2.1 主要試劑及儀器61-62
• 4.2.2 催化劑的制備方法62
• 4.2.3 催化劑的表征及分析62-63
• 4.3 催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF63-70
• 4.3.1 催化果糖轉(zhuǎn)化63-68
• 4.3.1.1 反應(yīng)溫度和時間對四種催化劑催化效果的影響63-64
• 4.3.1.2 催化劑用量對L-GluCl催化效果的影響64-65
• 4.3.1.3 溶劑種類對L-GluCl催化效果的影響65-66
• 4.3.1.4 溶劑的量對L-GluCl催化效果的影響66-67
• 4.3.1.5 催化劑重復(fù)使用性研究67-68
• 4.3.1.6 小結(jié)68
• 4.3.2 不同催化劑對果糖轉(zhuǎn)化的對比68-69
• 4.3.3 催化不同底物轉(zhuǎn)化69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 氨基酸離子液體催化體系中引入路易斯酸催化糖類轉(zhuǎn)化為 5-HMF71-80
• 5.1 引言71
• 5.2 實驗部分71-79
• 5.2.1 主要試劑及儀器71-72
• 5.2.2 催化體系中引入路易斯酸72-79
• 5.2.2.1 篩選效果好的路易斯酸72-73
• 5.2.2.2 反應(yīng)體系對催化效果的影響73-74
• 5.2.2.3 氯化錫加入量對催化效果的影響74-75
• 5.2.2.4 反應(yīng)時間對催化效果的影響75-76
• 5.2.2.5 反應(yīng)溫度對催化效果的影響76-77
• 5.2.2.6 催化劑用量對催化效果的影響77-78
• 5.2.2.7 溶劑的量對催化效果的影響78-79
• 5.3 本章小結(jié)79-80
• 第六章 結(jié)論80-82
• 6.1 主要結(jié)論80
• 6.2 主要創(chuàng)新點80-81
• 6.3 工作存在的不足及展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 附錄90-91

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本文編號：767014