论文部分内容阅读
关注能源和环境问题,从可再生资源出发制备能源和化学品代替化石资源一直在被提倡。生物质是地球上最为广泛的物质,碳水化合物又是组成生物质极其重要的部分,以碳水化合物为原料寻找高效的方法制备化学中间体如5-羟甲基糠醛(HMF)就是生物质开发利用这一领域中极具挑战性的工作。HMF被认为是一种非常有价值的化学中间体,它可以用于合成呋喃类聚酯、聚氨酯等高分子聚合物用于建筑材料,因此,高效制备HMF有重要的意义和广泛的前景。本文研究了以等体积浸渍法制备的负载型MoO3/SiO2催化剂催化果糖脱水制备HMF的性能,发现M003负载量为20wt.%,500℃下煅烧4h所制得的催化剂催化效果最好。对催化剂进行BET、XRD和TPD表征,表明该条件下制备的催化剂具有多孔均匀分布的孔道结构,活性组分M003在载体Si02上分散性较好,且催化剂上同时存在弱酸性和弱碱性中心。在H2O-DMSO (5:5w/w)/MIBK-2-丁醇(7：3w/w)为1：2的双相体系中,当果糖浓度为5wt.%,果糖：催化剂(w/w)=5,160℃下反应1h后,得到了最佳的果糖转化率(91%)和HMF选择性(51%)。在以NaCl饱和的水溶液为水相,四氢呋喃(THF)为有机相,水相：有机相(v/v)为1：3的双相体系中,以WO3-MoO3复合金属氧化物配合Lewis酸金属氯化物AICl3·6H2O共催化葡萄糖脱水的实验表明,复合金属氧化物W、Mo含量为1:1(mol/mol)时最利于HMF的生成。单金属氧化物配合AlCl3·6H2O共催化时,W03能得到近似的HMF产率,而以Mo03催化时则HMF的选择性大大的下降。本实验中最佳的反应条件为：葡萄糖浓度1.25wt.%,WO3-MoO3复合金属氧化物催化剂含量为40mg,AlCl3·6H2O为10mg,NaCl饱和的水溶液2mL、有机相6mL,170℃下反应40min,此时能得到葡萄糖转化率99%,HMF选择性62%。反应结束后,倒出反应釜内所有物质,静置分层后,移去上层有机相,在下层水相(包含WO3-MoO3催化剂)中加入原料葡萄糖,并加入有机相THF直接进行下一轮的反应,在经历四次重复使用后,依然能得到95%的葡萄糖转化率和55%的HMF选择性,证明反应水相和WO3-MoO3复合金属氧化物都能较为有效的重复利用。