响应面法优化分子筛负载磷钨酸催化果糖脱水制5-羟甲基糠醛工艺

为探讨分子筛负载磷钨酸催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的最佳工艺条件,以5-HMF收率为响应值,反应温度、反应时间及催化剂用量为响应变量,运用响应面法的Box-Behnken实验确定了果糖脱水制备5-HMF的最佳工艺条件。结果表明最佳工艺条件为反应温度140.4℃、反应时间2.04 h、催化剂用量0.42 g,在该条件下5-HMF的收率为77.8%,与模型预测值77.5%基本符合,建立的模型准确有效,用于优化果糖脱水制5-HMF工艺条件是可行的。     

超声强化果糖催化水解制备五羟甲基糠醛及其动力学研究

以果糖为原料,二甲基亚砜为溶剂,接枝铝的SBA-15分子筛为催化剂,采用超声强化催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)。研究了超声功率、反应时间、催化剂硅铝摩尔比和催化剂用量对5-HMF合成的影响,并对这个反应的动力学进行了研究。结果表明,合适的反应条件是：0.3 g果糖,超声功率800 W,反应时间3 h,催化剂硅铝摩尔比为10,催化剂用量0.03 g。在此条件下,5-HMF产率为46.2%。动力学实验表明,超声能加快果糖脱水转化5-HMF的反应速率,并降低该反应的活化能,反应过程符合一级反应动力学方程。     

WO3/ZrO2固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛的工艺研究

通过偏钨酸铵水溶液浸渍氢氧化锆制备了WO3/ZrO2固体酸催化剂,并考察其在果糖脱水制备5-羟甲基糠醛过程中的催化性能。考察了WO3负载量、催化剂用量、反应时间、反应温度、果糖添加量对HMF产率的影响。实验结果表明:WO3负载量为30%,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,120℃下反应2h时,催化剂表现出较高的反应活性,相应HMF收率为65.4%。该催化剂循环使用5次,HMF收率仍能保持62.1%。     

超声强化果糖催化水解制备五羟甲基糠醛工艺

以果糖为原料,二甲基亚砜为溶剂,接枝铝的SBA-15分子筛为催化剂,在探针超声辐照下进行果糖脱水反应合成5-羟甲基糠醛。结果表明,施加超声明显提高了5-羟甲基糠醛产率。在单因素实验基础上,采用响应面法优化合成工艺,得到探针超声600 W强化果糖催化水解制备5-羟甲基糠醛的最佳工艺为:催化剂10-Al/S用量0.1 g/g,反应温度151℃和反应时间1.6 h(即96 min)。此条件下,合成5-羟甲基糠醛的产率为69.4%。     

固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究

研究了以二甲基亚砜为溶剂、TiO_2-SiO_2为催化剂催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛(HMP)的反应,分别考察了不同摩尔比TiO_2-SiO_2催化剂、反应时间、催化剂用量、果糖添加量等工艺参数对果糖脱水制备HMF催化活性的影响.在TiO_2-SiO_2作为催化剂、150℃和反应3 h的条件下,5-羟甲基糠醛的收率可达83.8%.     

磷钨酸负载分子筛催化果糖制5-羟甲基糠醛的研究

以分子筛ZSM-5为载体、磷钨酸(TPA)为活性组分,采用浸渍法制备磷钨酸负载分子筛催化剂(TPA/ZSM-5),研究其对果糖脱水过程的影响,以实现5-羟甲基糠醛(5-HFM)绿色化、低成本制备。利用XRD、BET对催化剂的结构、比表面积、孔径、孔容进行表征,并考察了反应温度、反应时间、催化剂质量对5-羟甲基糠醛收率的影响。结果表明,TPA/ZSM-5具有较好的分散度及催化活性,当果糖质量为5 g、反应温度为140℃、反应时间为2 h、催化剂质量为0.5 g时,5-HFM的收率为77.62%。     

多级孔道结构Beta沸石分子筛的制备及正庚烷加氢异构的应用

通过0.2 mol/L氢氧化钠溶液处理Beta微孔沸石制备多级孔道结构Beta沸石分子筛,并应用于正庚烷异构化反应。利用XRD、FT-IR、低温氮气吸脱附和NH_3-TPD等表征方法对样品进行表征。考察了反应温度、反应压力、空速对异构化反应转化率和选择性的影响,并得出最佳的反应条件:反应温度为240℃、反应压力为101.3 kPa、质量空速为2.46 h~(-1)。在该反应条件下对催化剂进行评价,结果表明,以多级孔道结构Beta分子筛为载体的催化剂的催化性能优于微孔Beta分子筛,这归结于多级孔道结构Beta分子筛集合了介孔结构优越的扩散性能和Beta沸石微孔材料优良的酸性质。     

金属离子改性分子筛催化葡萄糖生成5-羟甲基糠醛

在[EMIM]Br离子液体系中,研究了不同金属离子改性的分子筛及CrCl3改性的不同结构分子筛催化葡萄糖制5-羟甲基糠醛(HMF)的反应性能,发现Cr-Beta分子筛催化性能最佳.考察了反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对HMF收率的影响.结果表明在反应温度130℃、时间为60 min、m(离子液):m(葡萄糖):m(催化剂)=50:5:1(质量比)的条件下,HMF的收率可以达到35%以上.     

分子筛催化木糖制备糠醛的研究

以5(A)分子筛为催化剂、甲苯为萃取剂、木糖为原料制备了糠醛,考察了催化剂用量、溶剂用量、反应时间及反应温度对糠醛产率的影响.确定最佳工艺参数为:5 g木糖、5(A)分子筛催化剂2.0 g、蒸馏水50 mL、甲苯100 mL、反应时间4 h、反应温度170℃,糠醛最大产率为29.2%.     

酸催化甘油醚化合成甘油烷基醚反应的研究

以甘油和异丁烯为原料合成甘油烷基醚,考察阳离子交换树脂Amberlyst-15(dry)、Amberlyst-35(dry)、DFHS-6、分子筛H-Y(6)、ZSM-5(25)、H-Beta(15)及PTSA(对甲苯磺酸)等7种酸性催化剂以及催化剂用量、反应温度、搅拌转速、甘油/异丁烯摩尔比、反应时间、反应压力对反应的影响。结果表明,最佳催化剂为Amberlyst-35(dry),最佳工艺条件为:反应时间5 h,反应温度90℃,甘油/异丁烯摩尔比1∶4,反应压力3 MPa,搅拌转速500 r/min,催化剂用量为甘油质量的7%。在此条件下,甘油转化率可达96.4%,醚类化合物收率达77.4%。     

酸催化甘油醚化合成甘油烷基醚反应的研究

以甘油和异丁烯为原料合成甘油烷基醚,考察阳离子交换树脂Amberlyst-15(dry)、Amberlyst-35(dry)、DFHS-6、分子筛H-Y(6)、ZSM-5(25)、H-Beta(15)及PTSA(对甲苯磺酸)等7种酸性催化剂以及催化剂用量、反应温度、搅拌转速、甘油/异丁烯摩尔比、反应时间、反应压力对反应的影响。结果表明,最佳催化剂为Amberlyst-35(dry),最佳工艺条件为:反应时间5 h,反应温度90℃,甘油/异丁烯摩尔比1∶4,反应压力3 MPa,搅拌转速500 r/min,催化剂用量为甘油质量的7%。在此条件下,甘油转化率可达96.4%,醚类化合物收率达77.4%。     

Hβ分子筛催化合成5,5-二甲基-2,4-二异丙基-1,3-二氧(口恶)烷及其他(口恶)烷类化合物

以异丁醛和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇(TMPD)为原料,合成了标题化合物(青叶(口恶)烷),考察了不同分子筛的催化性能,筛选出催化活性最佳的Hβ沸石分子筛为催化剂;并考察了催化剂用量、反应时间、醛醇比、带水剂等因素对该反应的影响,以及催化剂的循环使用性.结果表明,在最优化的反应条件下,30.0mmol异丁醛,10.0mmol TMPD,以甲苯为带水剂,催化剂用量为0.20g,在溶剂的回流温度下反应2.0h,产物收率达95.1%.Hβ沸石分子筛还具有很好的循环使用性,在重复使用6次后仍保持高的活性.此外,还考察了以Hβ沸石分子筛为催化剂,TMPD与其他醛酮的缩合反应,同样取得很好的催化效果,相应的(口恶)烷类化合物的收率在90%以上.     

NiY/MCM-41催化剂的制备及催化氧化脱硫研究

采用后合成法制备复合分子筛Y/MCM-41,并以其为载体,用活性组分硝酸镍对其改性,制备Ni-Y/MCM-41催化剂,并利用XRD、BET、N2吸附-脱附对其进行表征。结果表明,复合分子筛同时具有微孔分子筛Y沸石和介孔材料MCM-41分子筛的特征。以硫质量分数为300μg/g的模拟油进行催化氧化脱硫实验,考察了Ni离子的负载量、反应温度、反应时间、催化剂用量、氧化剂用量等工艺条件对脱硫率的影响。结果表明:硝酸镍的负载量为10%,模拟油用量为20 m L,反应温度为70℃,反应时间为80 min,剂油比(催化剂与模拟油的质量比)为1∶70,V(H2O2)/V(油)=0.03时,脱硫率可达86.53%。     

固体酸催化菊糖制备5-羟甲基糠醛(HMF)的研究

研究了二甲基亚砜(DMSO)作溶剂,TiO2-SiO2为催化剂时菊糖脱水生成5-羟甲基糠醛(HMF)的反应。考察了不同钛硅比的TiO2-SiO2催化剂和反应时间对制备HMF收率的影响。实验结果表明,反应温度为150℃,钛硅比为5∶5,反应时间为3 h,HMF的收率可达54.6%。     

杂多酸及其盐催化D-果糖选择性合成5-羟甲基糠醛

考察了杂多酸及其盐对果糖脱水制备HMF的催化性能。研究表明,磷钨酸铯盐催化效果较好,高温反应对5-羟甲基糠醛(HMF)生成有利,添加助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可提高产率。通过对反应温度、催化剂、加料方式的考察,得出优化的反应条件为:将果糖溶于DMSO中,添加质量分数20%的PVP,升温至155℃加入占果糖摩尔分数1%的CsH2PW12O40,反应5 min,产率77.9%。     

酶法合成果糖棕榈酸酯

以固定化脂肪酶Novozyme435为催化剂,分子筛为除水剂,叔戊醇和丁酮为溶剂,研究了用果糖和棕榈酸生成果糖棕榈酸酯的反应。考察了叔戊醇、丁酮、叔戊醇与丁酮混合溶剂和果糖与棕榈酸摩尔比对产物浓度的影响。实验结果表明,较好的合成条件为果糖与棕榈酸的摩尔比1∶2,叔戊醇占混合溶剂体积总量的40%,0.1 g酶,4A型分子筛适量,反应温度60℃,摇床转速180 r/min。反应12 h后产物浓度达37.7 g/L,果糖转化率达到92.1%,棕榈酸转化率为72.2%。与单一溶剂相比,在混合溶剂中反应,可提高果糖溶解度,增加酶活,缩短反应时间。     

磺酸树脂催化甲缩醛一步羰化制高附加值甲氧基乙酸甲酯

甲氧基乙酸甲酯(MMAc)是重要的精细化学品,同时是拟开辟的由合成气间接法制乙二醇的中间产物。鉴于文献报道的甲缩醛(DMM)气相羰化制MMAc存在CO与DMM比例过高(100),CO一次转化率过低(0.5%)等缺点,采用釜式反应器,系统研究液相DMM羰基化反应过程中诸多因素,如溶剂种类、不同牌号磺酸树脂催化剂、反应温度、压力、反应时间、催化剂前处理等因素对DMM转化率以及产物MMAc选择性的影响。环丁砜显著提高了CO在液相中的溶解度,并有效抑制醛基游离以及DMM歧化反应,使DMM最大限度地向羰化反应方向进行。采用H-Y分子筛为催化剂,在反应温度120℃,初始反应压力3.0 MPa时,MMAc选择性仅为5%,而以磺酸树脂为催化剂时,MMAc选择性可以达到45%,说明磺酸树脂催化剂比H-Y分子筛具有更强的羰化能力。DMM在H-Y分子筛微孔表面更易发生歧化反应,导致二甲醚选择性大于90%。DMM转化率随反应温度、压力的增高和反应时间的增长而增大,MMAc选择性随反应时间增长和压力增高而提高、随着反应温度的升高先提高后降低。随着催化剂前处理温度升高,树脂催化剂中吸附的水含量逐渐减少,MMAc选择性逐步提高,但过高温度会导致催化剂孔道塌陷、表面结焦,羰化效果变差。以环丁砜为溶剂,D-009B树脂为催化剂,反应温度110℃、压力5 MPa、反应6 h,DMM转化率接近100%,MMAc选择性达到74.32%,显示较好的工业应用前景。     

WO3/Nb2O5固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛

采用浸渍法制备五氧化二铌(Nb2O5)负载三氧化钨(WO3)固体酸催化剂,用XRD、EDS、TEM、NH3-TPD、Py-IR、BET、BJH对催化剂的结构、组分、形貌、酸性、比表面积及孔径等进行表征;并将其用于催化果糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的反应,对WO3负载量、反应时间、反应温度、催化剂用量等影响因素进行考察.结果表明,WO3负载量对催化剂结构、酸性以及催化活性均有影响.WO3负载量为5％～25％时,随着WO3负载量的增加,WO3分子从表面分散的非晶态转变为结晶态WO3,且Nb2O5上的WO3产生更多的强酸位点,使催化剂的Br?nsted酸含量增加,从而使果糖的转化率得到提高;但结晶WO3却不利于HMF的生成.当WO3的负载量为5％时,在催化剂加入量为100 mg,果糖1.2 g,水/仲丁醇(体积比2:3)为溶剂,170℃条件下反应1 h,HMF选择性较高,为85.4％,收率可达49.6％.     

造纸污泥基固体酸催化D-果糖转化为5-羟甲基糠醛

通过高温煅烧造纸污泥制备了生物炭(SBC),然后用对氨基苯磺酸对SBC进行接枝,制备了一种碳基固体酸(S-SBC)催化剂.采用FTIR、XRD、SEM、N2吸附-脱附、XPS对催化剂进行了表征.将该催化剂用于D-果糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)反应,考察了反应时间、反应温度、催化剂用量及溶剂种类、D-果糖含量对HMF收率的影响,并与用杨木为原料且采用相同方法制备的杨木碳基对氨基苯磺酸接枝生物炭催化剂(S-PBC)进行比较.结果表明,S-SBC的催化活性优于S-PBC.S-SBC同时含有由金属离子形成的Lewis酸位点以及—SO3H等形成的Br?nsted酸位点,两种酸位点在催化D-果糖脱水制备HMF的过程中具有协同作用.S-SBC在V(H2O):V(二甲基亚砜)=0.5:4.5混合溶液中130℃下催化反应40 min,HMF收率高达95.2％,连续使用4次后,催化活性没有明显下降.     

造纸污泥基固体酸催化D-果糖转化为5-羟甲基糠醛

通过高温煅烧造纸污泥制备了生物炭(SBC),然后用对氨基苯磺酸对SBC进行接枝,制备了一种碳基固体酸(S-SBC)催化剂.采用FTIR、XRD、SEM、N2吸附-脱附、XPS对催化剂进行了表征.将该催化剂用于D-果糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)反应,考察了反应时间、反应温度、催化剂用量及溶剂种类、D-果糖含量对HMF收率的影响,并与用杨木为原料且采用相同方法制备的杨木碳基对氨基苯磺酸接枝生物炭催化剂(S-PBC)进行比较.结果表明,S-SBC的催化活性优于S-PBC.S-SBC同时含有由金属离子形成的Lewis酸位点以及—SO3H等形成的Br?nsted酸位点,两种酸位点在催化D-果糖脱水制备HMF的过程中具有协同作用.S-SBC在V(H2O):V(二甲基亚砜)=0.5:4.5混合溶液中130℃下催化反应40 min,HMF收率高达95.2％,连续使用4次后,催化活性没有明显下降.