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%。     

分子筛催化葡萄糖转化制5-羟甲基糠醛综合实验设计

生物质转化利用是实现“双碳”目标的主要途径之一,基于生物质催化转化的研究热点和教师的科研成果,设计了分子筛催化葡萄糖转化制5-羟甲基糠醛的综合实验。实验探讨了三种典型分子筛的酸性质和孔道结构在催化葡萄糖转化制5-羟甲基糠醛过程中的作用规律,研究了USY分子筛的工艺条件、重复使用性及失活原因,为生物质转化制含氧燃料和化学品的应用奠定了基础。实验内容与所学工业催化课程理论知识紧密契合,另外还需要学生综合运用物理化学、有机化学、仪器分析和波谱学等课程基础理论知识去探究分析,改变了工业催化课程传统的讲授为主的教学模式,有助于激发学生学习兴趣,培养学生的科研素养和创新能力,提高学生解决实际问题的能力。     

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-H MF)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...     

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%。     

固体酸催化果糖合成5-羟甲基糠醛研究进展

5-羟甲基糠醛(5-HMF)是美国能源部认定的来源于生物质的重要平台化合物之一。研究表明5-HMF可通过催化葡萄糖和果糖水解制备,但与葡萄糖相比,果糖具有转化效率高等优点,被认为更适合转化合成平台化合物。固体酸作为催化剂因具有产物易分离、回收和不腐蚀设备等优点,近年来被广泛应用于催化领域。主要就近年来固体酸催化果糖合成5-HMF方面的研究进展加以综述,重点概述了固体酸催化果糖制备5-HMF机理,种类及催化性能,并对其未来的发展前景进行了展望。     

固体酸催化果糖合成5-羟甲基糠醛研究进展

5-羟甲基糠醛(5-HMF)是美国能源部认定的来源于生物质的重要平台化合物之一。研究表明5-HMF可通过催化葡萄糖和果糖水解制备,但与葡萄糖相比,果糖具有转化效率高等优点,被认为更适合转化合成平台化合物。固体酸作为催化剂因具有产物易分离、回收和不腐蚀设备等优点,近年来被广泛应用于催化领域。主要就近年来固体酸催化果糖合成5-HMF方面的研究进展加以综述,重点概述了固体酸催化果糖制备5-HMF机理,种类及催化性能,并对其未来的发展前景进行了展望。     

催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响

果糖脱水降解为5-羟甲基糠醛是生物质资源综合利用的研究热点。以AlCl₃为催化剂,考察反应条件对果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的影响,重点研究不同无机酸对AlCl₃催化果糖降解生成5-羟甲基糠醛反应的影响。以AlCl₃和无机酸为共催化剂,考察在不同溶剂（1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、2-甲基亚砜）、反应温度和硫酸与磷酸质量比（1∶2、2∶3、3∶2、2∶1）条件下对果糖脱水降解制5-羟甲基糠醛的影响。结果表明,以温和的N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在反应温度120 ℃、AlCl₃用量为7.5 mmol、硫酸为20 mmol·L^-1和磷酸为30 mmol·L^-1共催化剂条件下,5-羟甲基糠醛收率达92.1%。     

离子液体中果糖脱水制5-羟甲基糠醛

以阳离子相同(1-丁基、3-甲基咪唑、[Bmim] )、阴离子不同(Cl-、Br-、[CF3COO]-、[BF4]-、[H2SO4]-和[H2PO4]-)的6种离子液体为溶剂和催化剂,研究反应时间(15～180 min)、反应温度(80～120℃)和离子液体种类对果糖脱水制5-羟甲基糠醛(5-HMF)过程的影响.结果表明,随着时间延长和温度升高,果糖转化率和5-HNF产率增大,但是长时间和高温会降低反应选择性;L酸性的离子液体比B酸性的有利于催化果糖脱水,Cl-离子的存在可抑制分子间缩聚,提高反应选择性.以[Bmim]Cl离子液体为溶剂和催化剂,在120℃和120min条件下,果糖转化率达94.4%,5-HNF产率为70.8%.     

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.     

低温条件下氯化铌催化果糖有效转化制5-羟甲基糠醛

以金属氯化物为催化剂研究了果糖在低温条件下转化制5-羟甲基糠醛(5-HMF),筛选出适合的催化剂,考察了催化剂用量、果糖加入量、共催化剂、共溶剂、反应温度与反应时间等因素的影响,探究了可能的反应机理。结果表明,以30mg果糖为原料,NbCl₅为催化剂,用量为果糖摩尔量的15%,500μL二甲基亚砜为溶剂,在50℃下反应240min,果糖转化率和5-HMF收率分别可达97%和75%。NbCl₅可能通过Br nsted酸与Lewis酸协同作用催化反应,其主要与果糖端位的羟基和羰基部分作用。该反应体系也适用于菊糖在低温条件下转化制5-HMF。     

果糖和蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛的研究

以果糖或蔗糖为原料合成呋喃基衍生物是生物质转化利用的重要过程之一。将己内酰胺和对苯甲磺酸进行中和反应制备了有机盐（即己内酰胺-对甲苯磺酸盐）,并研究该有机盐催化果糖和蔗糖脱水合成5-羟甲基糠醛的反应过程。结果发现,在氮气保护下,当使用10.0mol%己内酰胺对甲苯磺酸盐为催化剂时,果糖和蔗糖脱水生成5-羟甲基糠醛的产率分别可达89%和48%。同时,考察了催化剂用量和反应条件对果糖转化反应的影响,并对反应结果进行了讨论。     

催化合成典型5-羟甲基糠醛衍生物的研究进展

作为重要的生物基平台化合物之一, 5-羟甲基糠醛(HMF)可通过可再生的生物质碳水化合物脱水制备, 已获得广泛关注, HMF可以催化合成一系列重要的有机化工中间体, 这逐渐成为研究热点。本文综述了5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲酰基呋喃(DFF)、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和1,6-己二醇(HDO)三种典型HMF衍生物的研究进展, 并着重分析了HMF选择氧化制备DFF和FDCA的催化体系。介绍了该三种重要有机化工中间体的相关应用, 分析其制备过程中的问题与难点, 对其今后的研究方向提供了建议, 并指出目前HMF未大规模工业生产导致其价格昂贵, 是制约下游产品发展的重要因素。采用生物质为原料, 通过5-羟甲基糠醛催化合成下游有机化工产品的研究具有广阔的前景。     

壳聚糖基固体酸催化果糖合成5-羟甲基糠醛

以壳聚糖为原料,采用一步水热碳化和磺化法合成壳聚糖基固体酸材料(CASA),并将其用于催化无溶剂条件下果糖脱水合成5-羟甲基糠醛(5-HMF),考察了催化剂用量、反应温度、反应时间及催化剂循环利用次数对脱水反应的影响,并与甲壳素基固体酸材料(CISA)进行了催化性能比较。采用X射线衍射、扫描电镜、吡啶吸附红外光谱对CASA材料进行了结构和酸性质表征,建立了催化剂结构与性能的关系。结果表明,CASA材料含有大量的表面强Br?nsted酸性位点,因而其催化性能较CISA突出;当m(果糖)∶m(CASA)=6∶1、120℃反应5 h时,5-HMF的收率高达63.2%,且CASA可重复利用4次而无明显失活。     

新型磺化碳基材料催化果糖制备5-羟甲基糠醛

以三聚氰胺甲醛树脂为前驱体,制备了一种新型的磺化碳基材料催化剂(SMC),通过傅里叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附测定(BET)、热重分析(TGA)、元素分析和酸量测定等方法对所制备的SMC进行表征,并将其用于催化果糖脱水制5-羟甲基糠醛(5-HMF)。研究了溶剂种类、催化剂用量、反应温度、反应时间和果糖浓度等对5-HMF收率的影响,确定了适宜的反应条件。结果表明:在较优的条件下,即二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,催化剂用量5%、反应温度180℃、反应时间30 min、果糖浓度0.025 g×m L~(-1)时,5-HMF收率可达79.8%;催化剂具有较高的重复使用性能,经5次重复使用后,5-HMF收率只下降7.1%。     

5-羟甲基糠醛的合成研究

以葡萄糖为原料,在氯化铬的离子液中,经分子内变旋作用和脱水反应而生成5-羟甲基糠醛(5-HMF)。反应混合物通过闪蒸,将产物、副产物和剩余的原料等反应混合物与离子液分离,回收离子液套用。反应混合物采用超临界流体萃取法提纯得到产品5-羟甲基糠醛。合成工艺路线简捷,产品质量高、成本低和生产过程环保,总质量收率达到72%以上。     

原位合成碘催化蔗糖制备5-羟甲基糠醛

着重研究以原位合成碘(即三氯化铬和碘化钠发生氧化还原反应产生的碘)为催化剂,蔗糖为原料制备羟甲基糠醛.考察了反应时间、反应温度、催化剂用量(以三氯化铬和碘化钠质量计)、蔗糖质量百分数对羟甲基糠醛收率的影响.得到以原位合成碘为催化剂的优化条件:时间45min、温度130℃、催化剂用量0.25g、蔗糖质量百分数8%.在此优...     

微波协同氧化锆@碳纳米管强化果糖制5-羟甲基糠醛

糖类催化转化是生产生物质基燃料和高附加值化学品的重要途径,而微波能量的使用可使这一过程更具商业可行性。本文探究了微波辐射下微波响应型催化剂碳纳米管负载氧化锆[ZrO₂/MWCNTs(C)]催化的果糖高效分解制5-羟甲基糠醛(5-HMF)过程。首先,采用水热法制备了性能优异的氧化锆@碳纳米管催化剂,并对其进行表征;进一步考察了催化剂用量、果糖浓度、反应温度和反应时间对反应产物5-HMF收率的影响,并通过调节各组分在反应过程中的实际含量,探究微波强化的作用机理。研究结果表明在相对温和的条件下(120℃、常压),微波辐射下的5-HMF收率(约74%)远高于常规加热条件下的5-HMF收率(约31%);采用最佳ZrO₂60/CNTs用量(ZrO₂质量分数约为60%),微波场中,140℃常压条件下反应10min,可以实现约98%的果糖转化率和92%的5-HMF收率。通过探究载体吸波性能与活性位点催化性能之间的耦合匹配关系,揭示了微波协同催化过程强化机理归因于具有强吸波性能碳质载体的选择性加热和活性位点ZrO₂之...     

化学催化转化生物质制5-羟甲基糠醛的研究进展

平台化合物在生物质资源的综合有效利用方面起着关键作用,作为重要的平台化合物之一,5-羟甲基糠醛(HMF)可作为原料催化合成一系列有机化工中间体,因此,其制备成为研究热点。本文综述了由生物质经化学催化转化生产HMF的研究进展,根据转化过程中反应溶剂的差异,将目前的研究进展分为四部分进行介绍,并分析了各自的不足和需要解决的问题。此外,对其未来的发展方向进行了探讨,指出催化剂设计及稳定性、合适的反应体系和有效的分离提纯方法等问题仍需进一步研究解决。     

H-Y/β双微孔沸石分子筛催化果糖脱水生成5-羟甲基糠醛的研究

研究了以H-Y/β双微孔沸石分子筛为催化剂,果糖脱水转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的反应,考察不同催化剂、溶剂、助剂用量、反应温度和反应时间,以确定H-Y/Beta双微孔沸石分子筛催化剂催化果糖脱水转化为HMF的最佳反应条件。研究发现,以1 g果糖为原料,最佳反应条件为:催化剂0.05 g、溶剂二甲基亚砜(DMSO)30 mL、助剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.03 g、反应温度160℃、反应时间1.5 h,利用紫外分光光度法测定产物,并计算其产率为64.6%。