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乳酸甲酯是一类重要的羟基酯类化合物,主要用作合成香料和除草剂。它又是一类重要的工业溶剂。乳酸甲酯水解后可以制备成平台化合物乳酸。传统的乳酸以生物发酵为主,存在生产周期长、产生大量废弃物、反应条件严格等缺点。随着乳酸及其衍生物的广泛应用,传统的生产方式显然已经不能满足现代需要,近几年来科学家们致力于研究开发新的简单环保的化学方法制备乳酸及其衍生物。本文的工作内容是以生物质基碳水化合物为原料,以固体碱、酸性介孔分子筛以及具有酸碱两性的过渡金属氧化物为催化剂在甲醇中制备乳酸甲酯。用XPD、 BET、TEM、CO2-TPD、NH3-TPD、Py-IR、IR等技术详细分析表征了各催化剂的物理化学性质,考察了催化剂的催化活性及其相关影响因素。得到了以下主要结论：(1)固体碱催化剂MgO对生物质基碳水化合物转化为乳酸甲酯有催化活性,其催化活性和表面碱性相关。对于不同来源以及不同焙烧温度活化的MgO来说,只具有弱碱性位点的MgO的催化活性最佳。在最优反应条件下乳酸甲酯的产率接近30%。催化剂的稳定性及循环使用研究表明,反应前后催化剂的结构与碱性几乎没有变化,经多次使用,催化活性几乎没有降低。水对MgO的催化活性有不利的影响。(2)研究中发现,甲醇对生物质基碳水化合物制乳酸甲酯也有催化作用。对比不同一元醇为溶剂的反应,结果显示甲醇的反应活性与催化活性最佳。这主要是因为甲醇比其他一元醇的极性都大。而非质子传递惰性溶剂正己烷完全没有反应活性。(3)制备了具有高度有序介孔结构Sn-MCM-41和部分有序介孔结构的SnO2/SiO2-a,这两种催化剂对生物质基碳水化合物转化成乳酸甲酯都具有较好的催化活性。在最优反应条件下乳酸甲酯的产率在40%左右。中等强度酸性对生成乳酸甲酯有主要作用,分子筛催化剂的总酸量越高催化剂的活性越好。催化剂的稳定性及循环使用研究表明,Sn-MCM-41和SnO2/SiO2-a都具有良好的稳定性,循环使用五次后催化剂的活性改变不大。反应过程中两种催化剂的Sn流失量小于0.15%,TEM与Py-IR结果显示反应前后催化剂的结构以及酸性种类没有明显变化。(4)制备了NiO、Cr2O3、TiO2这几种过渡金属氧化物和稀土金属氧化物La2O3,对于生物质碳基水化合物催化转化成乳酸甲酯的反应,它们的催化活性顺序如下：NiO>La2O3>Cr2O3>TiO2。在最优反应条件下NiO催化葡萄糖制得的乳酸甲酯的产率可达40%。对这几种催化剂的酸碱性的分析表征表明：催化活性主要与催化剂的酸性有关,酸性位点的数目越多,催化剂催化活性越好。催化剂表面碱性与催化剂活性之间没有明显的联系。NiO具有良好的循环使用性能,在反应过程中有约0.15%的Ni流失,循环使用三次后催化剂的催化活性没有显著降低。XRD与Py-IR结果显示反应前后催化剂的晶体结构以及酸性种类没有明显变化。