本文關(guān)鍵詞：雙功能固體酸催化葡萄糖制備乙酰丙酸甲酯的研究

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【摘要】：隨著化石資源的日益消耗,以及使用化石資源帶來的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,尋找能夠替代化石資源的可再生資源的任務(wù)迫在眉睫。生物質(zhì)資源是替代化石資源較為理想的選擇。從生物質(zhì)資源可以制備多種化學(xué)品,乙酰丙酸酯是一類重要的平臺(tái)有機(jī)化合物,生物質(zhì)直接醇解法已成為制備乙酰丙酸酯的主要方法。沸石分子篩具有高比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu),是最具有應(yīng)用前景的糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)固體催化劑。本論文主要研究了沸石分子篩催化葡萄糖制備乙酰丙酸甲酯(MLE),通過調(diào)變催化劑的酸性與孔結(jié)構(gòu),高選擇性地生成MLE。本論文首先考察了多級(jí)孔HUSY分子篩在葡萄糖合成MLE反應(yīng)中的催化性能。采用不同濃度硝酸處理HUSY,調(diào)控分子篩的中孔量,制備多級(jí)孔分子篩,并對樣品進(jìn)行了XRD、FTIR、XRF、N2物理吸附和NH3-TPD等表征。結(jié)果顯示,低濃度硝酸主要脫除HUSY分子篩中的非骨架鋁碎片,介孔數(shù)量增加,酸量略微降低;高濃度硝酸,脫除的是骨架鋁和非骨架鋁物種,酸量明顯減少。0.2 M硝酸處理的HUSY分子篩催化性能最好,180 oC,反應(yīng)20 h,MLE收率達(dá)到54%。該催化劑循環(huán)使用五次后,仍有較好的催化活性。采用固體Lewis酸和Br?nsted酸組成的催化體系催化葡萄糖制備MLE,發(fā)現(xiàn)Sn-Beta和SO_4~(2-)/ZrO2協(xié)同催化表現(xiàn)了最高的催化活性。對固體酸SO_4~(2-)/ZrO2制備條件進(jìn)行了優(yōu)化,就催化葡萄糖制備MLE反應(yīng)而言,浸漬硫酸濃度為1 M、焙燒溫度為475 oC的SO_4~(2-)/ZrO2表現(xiàn)出了最好的催化活性。nLewis:nBr?nsted=1:9,反應(yīng)溫度170 oC下反應(yīng)24 h,MLE收率為62%。該催化劑循環(huán)使用五次后,仍有較高的催化活性。最后,通過分析該反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率隨時(shí)間的分布,得出該催化體系催化葡萄糖制備乙酰丙酸甲酯可能的反應(yīng)路線。
【關(guān)鍵詞】：葡萄糖 乙酰丙酸甲酯 HUSY分子篩 Sn-Beta分子篩 SO_4~(2-)/ZrO_2
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ225.24
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 乙酰丙酸甲酯的性質(zhì)和應(yīng)用10-12
• 1.2.1 乙酰丙酸甲酯的性質(zhì)10-11
• 1.2.2 乙酰丙酸甲酯的應(yīng)用11-12
• 1.3 生物質(zhì)資源制備乙酰丙酸酯的研究現(xiàn)狀12-22
• 1.3.1 乙酰丙酸酯化法12-13
• 1.3.2 糠醇醇解法13-15
• 1.3.3 生物質(zhì)直接醇解法15-21
• 1.3.4 小結(jié)21-22
• 1.4 論文研究思路22-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分23-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑23-24
• 2.2 催化劑的制備24-26
• 2.2.1 多級(jí)孔HUSY分子篩的制備24
• 2.2.2 Sn-Beta-p分子篩的制備24
• 2.2.3 SO_4~(2-)/Zr O_2的制備24-25
• 2.2.4 SO_4~(2-)/Ti O_2的制備25
• 2.2.5 WOx/Zr O_2的制備25
• 2.2.6 Sn(Zr)-Beta-h分子篩的制備25
• 2.2.7 Ti-Beta-h分子篩的制備25
• 2.2.8 離子交換制備氫型分子篩25-26
• 2.3 催化劑表征26-27
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）26
• 2.3.2 比表面和孔徑分布分析26
• 2.3.3 X射線熒光（XRF）26
• 2.3.4 紅外光譜分析（FTIR）26
• 2.3.5 程序升溫氨脫附測定（NH3-TPD）26
• 2.3.6 熱重分析（TG-DTG）26-27
• 2.4 催化劑性能評價(jià)27
• 2.5 反應(yīng)物和產(chǎn)物的測定分析27-28
• 第三章 多級(jí)孔HUSY分子篩催化葡萄糖制備乙酰丙酸甲酯28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 固體酸催化劑的篩選28-29
• 3.3 多級(jí)孔HUSY分子篩的表征29-35
• 3.3.1 多級(jí)孔HUSY分子篩的結(jié)構(gòu)表征29-33
• 3.3.2 多級(jí)孔HUSY分子篩的酸性質(zhì)表征33-35
• 3.4 多級(jí)孔HUSY分子篩在葡萄糖醇解中的應(yīng)用35-42
• 3.4.1 不同濃度硝酸處理制備的多級(jí)孔HUSY分子篩的催化性能35-36
• 3.4.2 動(dòng)力學(xué)分析36-38
• 3.4.3 反應(yīng)條件對MLE產(chǎn)率的影響38-40
• 3.4.4 多級(jí)孔HUSY-0.2 分子篩催化不同糖合成MLE40
• 3.4.5 多級(jí)孔HUSY-0.2 分子篩的重復(fù)使用性40-42
• 3.5 小結(jié)42-43
• 第四章 固體酸Sn-Beta和SO_4~(2-)/Zr O_2協(xié)同催化葡萄糖制備乙酰丙酸甲酯43-64
• 4.1 引言43
• 4.2 固體酸催化劑的篩選43-46
• 4.3 催化劑的性質(zhì)表征46-54
• 4.3.1 Sn-Beta-p分子篩的性質(zhì)表征46-47
• 4.3.2 SO_4~(2-)/Zr O_2催化劑的性質(zhì)表征47-54
• 4.4 固體酸Sn-Beta和SO_4~(2-)/Zr O_2在催化葡萄糖制備乙酰丙酸甲酯反應(yīng)中的催化性能54-63
• 4.4.1 不同制備條件下SO_4~(2-)/Zr O_2催化劑對MLE產(chǎn)率的影響54-56
• 4.4.2 反應(yīng)條件對MLE產(chǎn)率的影響56-58
• 4.4.3 固體酸Sn-Beta-p和SO_4~(2-)/Zr O_2協(xié)同催化不同底物制備MLE58-59
• 4.4.4 固體酸Sn-Beta-p和SO_4~(2-)/Zr O_2催化劑的循環(huán)使用性59-60
• 4.4.5 固體酸Sn-Beta-p和SO_4~(2-)/Zr O_2催化葡萄糖制備MLE可能的反應(yīng)機(jī)理60-63
• 4.5 小結(jié)63-64
• 第五章 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-71
• 個(gè)人簡歷71

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