5-羟甲基糠醛制备生物基己二酸的研究进展

以5-羟甲基糠醛为原料制备生物基己二酸,可以避免以石油化工产品为原料制备己二酸工艺中存在的设备腐蚀、环境污染等问题,是更为绿色、环境友好的生产路线。5-羟甲基糠醛选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸是制备生物基己二酸的第一步,目前的研究主要围绕负载型贵金属(铂、金、钯、钌)催化剂展开,制备在无需外加碱的条件下能高效、稳定催化氧化反应的催化剂是该研究的发展方向。由2,5-呋喃二甲酸加氢制备2,5-二羧酸四氢呋喃,再加氢脱氧制备己二酸是制备生物基己二酸的第二步,可以采用两步法或一步法,开发高活性、高选择性的催化剂以促进四氢呋喃环断裂开环,是提高己二酸收率的关键。     

过渡金属氧化物修饰的Rh催化四氢糠醇氢解反应的密度泛函理论研究

过渡金属氧化物MO_x(M=Re,Mo,W)修饰的Rh基催化剂,可将四氢糠醇(THFA)呋喃环中的C-O键打开并加氢获得戊二醇。本论文采用密度泛函理论(DFT)计算,研究了MO_x/Rh(111)催化剂表面THFA氢解生成1,5-戊二醇和1,2-戊二醇的热力学过程,重点考察了ReO_x、MoO_x、WO_x调变催化剂活性和选择性的作用机制。结果表明,在修饰催化剂上反应遵循直接氢解机理,1,5-戊二醇为主要产物。与单金属Rh基催化剂相比,修饰催化剂上1,5-戊二醇选择性的提高可主要归因于Rh-M协同催化的氢解反应过程,其中Rh(111)表面解离吸附的氢原子优先进攻醇盐中间体上空间位阻较大的次级CH-O键。此外,MoO_x和WO_x作为修饰组分更有利于四氢糠醇氢解获得1,5-戊二醇。     

生物基1,6-己二醇的研究进展

传统的以石油化工产品为原料的石化基1,6-己二醇(1,6-HDO)的生产存在能耗高、反应产物分离困难、污染环境等缺点,以5-羟甲基糠醛(5-HMF)为原料制备生物基1,6-HDO可以克服这些缺点。本文介绍了国内外制备生物基1,6-HDO的研究进展,总结并讨论了由5-HMF制备1,6-HDO的不同反应路径,并从反应物吸附、金属粒径、活性组分协同作用、载体等角度对比了不同催化剂体系及其催化机理,探讨了各种催化剂促进C=O加氢、呋喃环C=C加氢、呋喃环C—O氢解开环反应,抑制呋喃环、呋喃环侧链C—C氢解断裂反应的性能。与多步法相比,一步法制备1,6-HDO的反应步骤简单,但1,6-HDO的产率相对较低,因此开发高效的催化剂体系和反应工艺将是今后研究的重点。     

Pd-MoO3/TiO2催化糠醛氢解制备1,5-戊二醇

开发生物基平台化合物糠醛向1,5-戊二醇转化的绿色合成路线是减少人们对化石燃料依赖的有效途径。本工作设计制备了Pd-MoO₃/TiO₂双功能催化剂,通过N₂物理吸脱附,X射线光电子能谱(XPS),透射电镜(TEM)对其进行表征分析。对催化剂活性组分及载体进行筛选,优选出了Mo/Pd物质的量之比为1.5的催化剂,并对糠醛氢解反应路径进行了探究。实验结果表明,在150℃和H₂压力为3MPa的条件下,糠醛在2 h内可以完全转化,1,5-戊二醇的收率可以达到56%,催化剂重复使用5次活性无明显下降,稳定性良好。     

糠醛液相催化加氢制糠醇金属催化剂的研究进展

糠醛催化加氢是将糠醛转化为生物燃料、医药农药中间体等精细化学品的最常用的反应之一,如糠醇、2-甲基四氢呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮等皆由糠醛催化加氢制取.当前糠醛催化加氢的过程主要有液相、气相以及催化转移加氢等.综述了近年来糠醛液相催化加氢制备糠醇的不同金属基催化剂的研究进展.从不同过渡金属和贵金属作为催化活性中心制备的单金属及双金属催化剂着手,讨论了部分金属基催化剂用于糠醛液相催化加氢制糠醇反应过程的催化性能.     

糠醛直接合成γ-戊内酯的研究进展

综述近年来由糠醛催化加氢制备γ-戊内酯的研究进展,讨论外部加氢和转移加氢两种催化加氢方式的金属催化剂.外部加氢方面,主要总结了以2-丙醇、2-丁醇为供氢体,采用ZSM-5催化剂、Sn-Al-Beta沸石催化剂、改性β分子筛和负载型β分子筛催化剂催化糠醛转化制备γ-戊内酯;转移加氢方面,主要以MFI分子筛负载硅铝酸盐催化剂、Zr-Al-beta催化剂、ZrPO-X催化剂等为例总结了糠醛直接转换合成γ-戊内酯.糠醛催化加氢直接制备γ-戊内酯的方法,不仅可以充分利用糠醛生产高附加值下游产品,也为γ-戊内酯生产创造一条新路径.     

一种呋喃衍生物开环加氢反应的催化剂

本发明涉及一种呋喃衍生物开环加氢反应的催化剂,并将其应用于以糠醛或者糠醇为原料,在温和条件下,1,5-戊二醇和1,2-戊二醇的一步开环加氢的直接制备。该催化剂可以提供两种活性成分:过渡金属氧化物的开环活性中心和Pt、Pd、Rh、Ru、Co或者Ni的加氢活性中心,其中过渡金属氧化物活性中心主要起到吸附糠醛或者糠醇的作     

水介质下金属基催化剂催化糠醛加氢的研究进展

糠醛是连接生物原料和生物炼制工业的桥梁。糠醛在水介质中的还原性转化是制备各种精细化学品的重要途径, 经多相催化剂催化可以得到大量的下游产品, 如(四氢)糠醇、2-甲基(四氢)呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮、环戊醇等。催化剂的活性主要取决于金属及载体的性质, 以及温度、时间、溶剂和压力等反应条件。本文针对不同的非贵金属(Cu、Ni和Co)和贵金属(Pd、Ru、Pt和Au)基催化剂对糠醛加氢制备环戊酮和环戊醇的研究进展进行了综述, Ru、Pd、Au和Cu基催化剂较其他催化剂有更高的选择性, Cu-Ni双金属催化剂具有优异的催化活性和选择性, 但稳定性有待提高。对金属表面发生氢化反应的机理进行了探讨, 结果表明: 水介质和较弱的路易斯酸性位点在环重排的反应中起关键作用, 同时提出了糠醛在水介质中的加氢反应的未来研究方向。     

甘油催化氢解制备丙二醇的研究现状

随着生物柴油产业的快速发展,作为生物柴油副产物的甘油逐渐过剩,合理有效地利用甘油能促进生物柴油产业的良性发展。丙二醇(1,2-丙二醇和1,3-丙二醇)是重要的化工中间体,具有较高的经济价值,利用可再生的甘油催化氢解制备丙二醇替代传统的石化路线符合绿色化学的要求,因而具有广阔的应用前景。简述了利用甘油催化氢解制备丙二醇的研究背景,详细分析了甘油催化氢解的机理(包括脱水-加氢机理、脱氢-加氢机理、直接氢解机理和螯合机理),从催化剂的角度综述了甘油催化氢解制备丙二醇的研究现状和取得的研究成果,并提出了未来甘油氢解的研究方向。     

草酸酯催化加氢制备乙二醇研究进展

综述了近年来碳一合成路线中草酸酯催化加氢制备乙二醇的研究进展。分别介绍了以Ru等贵金属催化剂为主的液相均相加氢法和以铜基催化剂为主的非均相气相或液相加氢法,详细介绍了各类催化剂在草酸酯催化加氢方面的特点。并且就目前国内外对草酸酯氢化动力学方面的研究予以总结,给出了草酸酯加氢过程典型的动力学过程。最后比较了分别以草酸二甲酯和草酸二乙酯为原料路线的优缺点。     

糠醛的水解制备和应用研究进展

糠醛是由可再生的生物质为原料转化得到的高价值化工产品，具有广阔的应用前景。本文综述了近年来生物质催化水解制备糠醛的研究进展，同时总结了糠醛衍生产品的制备和应用。在对半纤维素水解产糖反应和木糖脱水反应进行机理分析的基础上，从反应原料、溶剂体系、催化剂和分离方法等方面归纳总结了生物质催化水解制备糠醛的最新研究进展，并提出当前生物质制备糠醛方法中存在的问题和应对方案。在此基础上，分析了糠醛经氢化、胺化、氧化、缩醛化、聚合等反应获得高价值衍生产品的研究进展。提出要实现糠醛绿色高效的生产和应用，应着力设计低成本、低能耗、低污染且高效率的催化反应体系，同时推进重要糠醛衍生产品的综合高效利用。     

Reaction extraction of furfural from pentose solutions in a modified Scheibel column

Furfural, which is one of the most promising platform chemicals derived from biomass, has the potential for the production of biofuels and biochemicals. However, the current industrial furfural production process relies on relatively old and inefficient technology, which has some problems such as low production yields, environmental pollutions, and lack of biomass comprehensive utilization. The main contribution of this paper is the use of a modified Scheibel column to improve the furfural recovery. Integration of pentose dehydration to furfural and the solvent phase extraction of furfural occurred simultaneously in this column. Compared with the prevailing batch biphasic reactor, the use of this modified column intensified the extraction efficiency as well as the furfural recovery. Process parameters including organic feed flow rate, reaction temperature, and stirring speed were evaluated and turned out to be significant. In order to achieve the optimal operating conditions, the CCD design was used to optimize the process parameters, and the maximum furfural yield of 80.5% was obtained.     

糠醛选择性催化加氢的研究进展

糠醛是种可再生的生物质能源,可从农副产品中萃取得到。糠醛加氢可合成很多高附加值的产物,如糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊酮、环戊醇和1,4丁二醇等。糠醛氢化反应除了碳碳双键、呋喃环氢化外,还有其他衍生副反应(脱羰、开环反应、缩合反应、C O键氢化等)。糠醛催化加氢催化剂主要为金属催化剂以及非晶态合金催化剂,单金属催化剂用于反应时的选择性和活性较低,通常采用添加助剂或是另一种金属以提高催化剂的活性和选择性,目前糠醛选择性催化加氢的研究主要集中在催化剂载体和双金属催化剂的研制上。主要阐述糠醛选择性催化加氢催化剂研究进展,指出在研制低成本、高选择性、稳定性、绿色环保的催化剂同时,催化剂的工业化应用研究有待进一步完善,最终以实现糠醛高效高选择性加氢工业应用为目的。     

减四线油生产环保橡胶油的工艺研究

本论文研究了以减四线油为原料,通过糠醛精制工艺及加氢精制工艺生产环保橡胶油,探讨了工艺条件对产品性质的影响,并对两种工艺的优缺点进行了比较。研究结果表明,通过糠醛抽提工艺及加氢精制工艺均可得到CA值12%左右的环保橡胶油,但加氢精制工艺的收率高达97%以上,比糠醛抽提工艺的收率高10%以上。     

木质纤维素制备5-羟甲基糠醛的催化过程强化

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种链接可再生生物质资源与燃料化合物及化学中间体的重要新型平台化合物。文中对高温(180—200℃)条件下,金属氯化物为催化剂,离子液体[BMIM]Cl为溶剂,木质纤维素(相思木木屑)为原料快速制备HMF和糠醛的反应过程进行了研究。通过对反应温度、原料用量、盐酸(HCl)添加量、催化剂种类及用量等因素进行考察,优化了反应条件。研究结果表明:与文献报道的低温下纤维素降解反应相比,高温条件可使木质纤维素为原料制备HMF的反应过程得到强化。在所考察的金属氯化物催化剂中,CrCl3.6H2O的催化效果最优,其中以CrCl3.6H2O为催化剂,200℃下反应4 min时产物HMF及糠醛的收率分别可达55.0%和22.9%。该高温反应过程反应快速、产物收率高,无需木质纤维素原料的预处理操作,为工业上简单快速制备HMF提供了一种可行方法。     

Integrated furfural production as a renewable fuel and chemical platform from lignocellulosic biomass

Furfural is a natural precursor to furan‐based chemicals and has the potential to become a major renewable platform chemical for the production of biochemicals and biofuels. However, current industrial furfural production relies on relatively old and inefficient strategies that have hindered its capacity, and low production yields have strongly diminished its competitiveness with petroleum‐based alternatives in the global market. This mini‐review provides a critical analysis of past and current progress to enhance furfural production from lignocellulosic biomass. First, important chemical and fuel products derived from the catalytic conversion of furfural are outlined. We then discuss the importance of developing integrated production strategies to co‐produce furfural with other valuable chemicals. Furfural formation and loss chemistries are explored to understand effective methods to improve furfural yields from pentosans. Finally, selected relevant commercial and academic technologies that promise to improve lignocellulosic furfural production are discussed. © 2013 Society of Chemical Industry     

糠醛一锅法制备γ-戊内酯的多相催化研究进展

γ-戊内酯(GVL)是一种重要的生物质平台化合物, 可以用作绿色溶剂、聚合物前体、燃料和燃料添加剂等, 催化转化生物质制备GVL是资源化利用生物质和缓解资源、能源危机的重要途径之一。糠醛经麦尓外因-彭多夫-沃莱(MPV)还原一锅制备GVL具有操作简单、经济环保、安全可靠等优点, 是GVL合成研究领域极具工业化潜质的路线, 受到学术界和工业界的广泛关注。本文阐述了糠醛转化为GVL各步所需Brønsted酸(B酸)和Lewis酸(L酸)催化活性中心, 从催化剂构筑方法、载体结构等方面总结了糠醛一锅法制备GVL的高效固体催化剂。发现水热稳定且具有良好传质效果的分子筛(如beta分子筛、ZSM-5分子筛等)是该反应中常用的载体, 以及通过分子筛脱Al改性, 或引入具有L酸位的Zr、Hf化合物、具有B酸位的磷钨酸(HPW)等活性中心是构筑该反应的高效双功能催化剂的常用手段。并对催化剂失活的原因和再生方法进行了总结, 分析了溶剂、温度等催化反应条件对反应活性的影响, 同时还对设计该反应的新型高效催化提出了建议。     

改性的NiB非晶态合金催化葡萄糖氢解制备低碳二元醇

采用化学还原法制备了NiB非晶态合金催化剂,并引入W、Mo对NiB催化剂进行改性,利用X射线衍射、N₂物理吸附、电感耦合等离子体发射光谱、透射电子显微镜和氢气程序升温脱附等手段表征了催化剂的物理化学性质,考察了其催化葡萄糖氢解制备乙二醇、丙二醇等低碳二元醇的催化性能,并进一步探讨了W在葡萄糖氢解中的作用。结果表明：W、Mo引入NiB非晶态合金可以改变催化剂微结构,促进葡萄糖氢解过程中C-C键的断裂,并催化葡萄糖氢解生成低碳二元醇;W的断键能力要优于Mo,NiWB催化葡萄糖氢解得到的乙二醇和1,2-丙二醇的收率分别为37.0%和11.3%,而NiMoB的乙二醇、1,2-丙二醇收率分别为6.6%和8.9%;W改性的NiB非晶态合金同时具备加氢和断键能力,是一种具有应用前景的糖醇氢解新型催化剂。