利用固体磷酸催化热解纤维素制备左旋葡萄糖酮

以SBA-15为载体制备了固体磷酸,将其和纤维素机械混合后进行快速热解制备左旋葡萄糖酮（LGO）。通过Py-GC/MS（快速热解-气相色谱/质谱联用）实验,考察了催化热解温度、催化剂/纤维素比例对纤维素热解生成LGO以及其他产物的影响。实验结果表明,固体磷酸能够抑制纤维素热解形成左旋葡萄糖（LG）等产物,并大幅促进LGO的生成,从而高选择性地获得以LGO为主的热解产物。在热解温度为350℃以及催化剂/纤维素比例为1/1的条件下,可获得最高的LGO产率与相对含量,相对峰面积值高达68.6%。此外固体磷酸还能促进LG脱水形成LGO。     

碳基固体酸催化纤维素热解制备左旋葡聚糖和左旋葡萄糖酮

将纤维素快速热解转化为高价值的左旋葡聚糖和左旋葡萄糖酮是国内外研究热点之一。通过制备及表征碳基固体酸,并优化纤维素催化热解的实验条件,在350℃下,Fe₃O₄/C₇₀₀-H₃PO₄与纤维素以1∶3的比例混合,可以显著提高热解过程中左旋葡聚糖[40.7%（质量）]和左旋葡萄糖酮[13.5%（质量）]的产率,分别比纯纤维素热解提高了2倍和22倍。该研究对纤维素的定向高值化转化具有指导意义。     

生物质催化热解制备左旋葡萄糖酮的研究进展

左旋葡萄糖酮是一种重要的手性合成子,催化热解生物质制备左旋葡萄糖酮具有经济、环保等特点,是生物质资源开发与利用的又一新平台。本文综述了催化热解生物质制备左旋葡萄糖酮催化剂的研究现状,着重介绍了无机酸、固体酸、固体超强酸、氯化物等催化剂对热解制备左旋葡萄糖酮的影响。阐述了各催化剂的优势与局限性：无机酸催化剂价格低廉、催化效率高,但原料预处理复杂、易腐蚀设备且难以回收;固体酸催化剂腐蚀性较小,易于分离回收,但催化效果较弱;固体超强酸催化效果良好且易于回收利用,但制备过程较为复杂;氯化物催化剂价格便宜、易于获得,但催化效果不佳。开发安全高效、绿色环保、可回收利用的催化剂是今后热解制备左旋葡萄糖酮的研究热点和难点。     

磷酸铁催化热解纤维素制备左旋葡萄糖酮

纤维素热解是制取高附加值化学品的重要方法,其重要产物之一—左旋葡萄糖酮(LGO)具有很大的利用价值,可以合成各种糖类衍生物及河豚毒素等化学品。催化热解方法是得到较高收率的某一目标化学品的有效方法。文章用FePO4作催化剂,研究FePO4对LGO产率的影响。采用热重(LG)和GC-MS方法分析FePO4对纤维素分解行为的影响。这些结果表明,FePO4具有很好的热稳定性,FePO4催化剂的加入能有效降低纤维素的热解温度,促进了LGO的生成。     

葡萄糖催化热解制备左旋葡萄糖酮特性研究

催化热解制备左旋葡萄糖酮(LGO)是生物质制备高值化学品的重要方法。开发了一种新型的金属磺化炭催化剂用于高效制备LGO,并研究了热解温度、催化剂与生物质的比例以及金属盐类型对左旋葡萄糖酮生成的影响,研究表明:金属磺化炭明显促进了LGO的选择性,在Ce-SC催化剂作用下,催化热解温度为300℃、原料/催化剂比例为1∶1时,LGO的含量达到了82%;在Co-SC催化剂作用下,催化热解温度为400℃、原料/催化剂比例为1∶1时,LGO的含量达到了64%。     

催化热解生物质生成左旋葡聚糖酮的研究进展

左旋葡聚糖酮(LGO)在有机合成领域有巨大的应用价值,快速热解生物质制取左旋葡聚糖酮是生物质能开发与利用的研究热点。目前LGO的应用主要受到其产量的限制:一是没有较好的化学合成方法,二是常规热解生物质得到的产物中左旋葡聚糖酮的含量极低,使得LGO难以大量生产。催化热解可以显著提高左旋葡聚糖酮的产率,目前用于催化热解生物质制取左旋葡聚糖酮的各类催化剂,包括液体酸、固体酸、金属氯化物、离子液体等均取得了一定的成果,但效果差异明显,因此分析了不同催化剂间的优势与劣势,并对以后的工作进行了展望。     

左旋葡萄糖酮的研究综述

左旋葡萄糖酮是来源于生物质的一种高附加值化学品,由于其独特的化学结构,是一种极具潜力的手性原料。主要综述了左旋葡萄糖酮的结构、性质、来源、特征反应及其在立体化学合成中的一些应用。     

废海绵衍生碳基固体酸催化热解木薯渣制备左旋葡萄糖酮

以废弃海绵作为碳材料前体,通过惰性气氛碳化和接枝磺酸基团,合成了系列磺酸功能化碳基固体酸,用于木薯渣快速热解制备左旋葡萄糖酮(LGO)。研究采用多种物理化学表征手段,如X射线衍射、红外光谱、液氮吸脱附、扫描电镜等,系统分析了制备的废弃海绵衍生碳基固体酸物化特性。结果表明,废弃海绵衍生碳基固体酸具有较丰富的孔道结构,其表面接枝了丰富的磺酸基团,因而有利于木薯渣选择性热解转化获得LGO。其中,在碳化温度500℃、碳/酸比1 g∶0.5 ml时,废弃海绵衍生碳基固体酸展现出较优的催化热解性能,产物中LGO质量收率可达12.93%。本文研究将为废弃海绵资源化利用提供新的思路,同时又能够促进固废衍生碳材料在农林废弃物高值转化方面应用。     

四种金属氯化物对纤维素快速热解的影响(Ⅰ)Py-GC/MS实验

通过浸渍的方式在纤维素上负载了四种金属氯化物(KCl、CaCl2、FeCl3和ZnCl2),采用Py-GC/MS装置对其进行快速热解并对热解气在线分析,考察各金属氯化物及其负载量对纤维素热解产物的影响。结果表明,负载金属氯化物能够显著降低纤维素的热解温度,其中负载CaCl2和FeCl3会抑制纤维素热解形成挥发性产物,而负载KCl和ZnCl2则不会。纯纤维素快速热解主要得到了以左旋葡聚糖为主的脱水糖以及一定量的呋喃类产物,和以羟基乙醛为主的小分子醛酮类产物。负载金属氯化物后都抑制了左旋葡聚糖的生成,其中KCl和CaCl2主要促进了纤维素解聚后脱水形成呋喃类产物,以及吡喃环开裂形成醛、酮、酸等小分子产物;FeCl3和ZnCl2则主要是促进纤维素解聚后形成脱水糖以及呋喃类产物。     

热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响

生物质热解受热解温度、热解速率和碱金属及碱土金属(AAEM)元素影响显著。利用热裂解气相色谱质谱联用法(Py-GC/MS)针对热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响展开深入研究,通过样品热解前后的失重情况分析了热解温度及AAEM元素对生物质(稻壳和木屑、酸洗稻壳和酸洗木屑)热解特性的影响规律,利用气相色谱质谱仪(GC/MS)对热解焦油组分及含量进行了在线半定量分析,并对热解焦油组分分子量分布情况展开了讨论。结果表明生物质Py-GC/MS快速热解实验,酸洗脱除AAEM元素致使热解失重率减小。500~900℃范围内随温度的升高,大分子焦油成分逐渐减少,逐渐转化为轻质组分。AAEM元素限制了焦油前体的聚合,进一步抑制了含氧杂环类碳环(糠醛等)的生成。稻壳的热解焦油的相对分子质量主要分布在110~129。木屑快速热解焦油产率明显高于稻壳,且热解焦油中分子量分布广泛,含有更多较大分子量(150~209)的化合物成分。     

微波辅助下固体酸催化剂对稻壳热解油的催化加氢

微波辅助下,以甲醇为溶剂的固体酸催化剂对稻壳热解油的催化加氢,采用Gc/MS分析稻壳热解油催化前后正己烷萃取物.结果表明:稻壳生物油中的化合物十分复杂,主要成分为酮、酚、醛、酸和酯等含氧化合物;在固体酸催化下,酮和酚的含量大大降低;同时,稻壳热解油催化后正己烷的萃取物中的化合物种类也有所增加;微波辅助下,固体酸催化剂对...     

生物质选择性催化热解制备芳香烃的研究进展

芳香烃是一种重要的化工原料,生物质常规热解难以形成大量的芳香烃,但在催化热解条件下可显著提高芳香烃的产率,由此可望提供一种新型的芳香烃制备方法。首先阐述了生物质催化热解生成芳香烃的机理,包括综纤维素经解聚、开环和芳构化等反应生成芳香烃;木质素由小分子酚类生成芳香烃。随后讨论了原料、催化剂、预处理及工艺条件等因素对生物质选择性催化热解生成芳香烃的影响,并提出了生物质热解制备芳香烃工艺参数优化方案。     

Py-GC/MS对稻壳催化裂解液体产物分析

利用裂解—气相色谱质谱联用(Py-GC/MS)分析技术测定了稻壳裂解液体产物组分的种类及含量,探索了催化剂CaO、FeO和Fe2O3对稻壳高温裂解液体产物的影响。结果表明,与纯稻壳相比,添加催化剂CaO、FeO和Fe2O3后,所有样品的裂解液体产物总量都有所减少,分别下降了13.25%、19.93%和28.13%;其中,CaO和Fe2O3分别对于苯及衍生物和苯酚类物质的催化转化具有显著的促进作用,各减少了50.94%和39.75%,而FeO的加入使得产物中醛酮类质量分数增加了16.14%。     

W2C/AC催化快速热解松木磨木木质素

以活性炭（AC）为载体制备了不同钨负载量的W₂C/AC催化剂,将其和松木磨木木质素（MWL）机械混合后进行Py-GC/MS（快速热解-气相色谱/质谱联用）实验,考察了钨负载量、催化剂/MWL比例对产物分布的影响,并通过外标法对主要产物（芳烃类和酚类）的真实产率进行了定量分析。结果表明,W₂C/AC催化剂可有效促进木质素的热解解聚生成单酚类产物,并对酚类产物具有脱羰基、脱甲氧基、脱羟基以及加氢的效果,从而促进稳定的酚类产物（不含羰基、甲氧基和不饱和碳碳双键）和芳烃类产物的生成。在4种W₂C/AC催化剂中,10%-W₂C/AC的催化效果最佳,在催化剂/MWL比例为5时热解产物总产率达到最大值,此时芳烃类和酚类产物的总产率由无催化剂时的21.2 mg·g^-1和151.0 mg·g^-1增加至102.1 mg·g^-1和191.1 mg·g^-1。     

四种金属氯化物对纤维素快速热解的影响(Ⅱ)机理分析

根据纯纤维素和LG快速热解的产物分布,确定纤维素热解过程中通过互相竞争的途径形成了LG以及其他脱水糖、呋喃类、小分子醛酮等产物。根据四种金属氯化物对热解产物的催化效果,初步探讨了纤维素解聚后脱水形成LGO、LAC、DGP、HMF和FF,以及吡喃环开裂形成HAA和acetol等产物的途径。进一步通过对主要产物的二次催化裂解的研究表明,LGO、LAC和DGP可通过纤维素负载FeCl3和ZnCl2后热解制备,但它们对催化剂较为敏感;HMF、HAA和acetol最适合通过负载KCl后热解制备;FF最适合通过负载ZnCl2后热解制备,且在ZnCl2作用下的适度二次裂解能够提高FF的产率和纯度。     

活性炭催化热解纤维素协同制备酚类和合成气

苯酚和合成气均为工业生产中重要的基础化工原料。以自制的活性炭为催化剂,以纤维素为原料实现了催化热解液相产物中苯酚和气相产物中CO的同时富集。实验发现,生物质灰分中的钾、热解过程中催化剂/纤维素质量比和热解温度均对气液相产物的品质有着不同程度的影响。研究表明：钾的存在不利于热解产物品质的提高。钾虽然提高了生物油中苯酚的富集度,但降低了实际产率。而热解气中CO的浓度和产率均下降。对催化热解条件的研究表明热解温度450℃,催化剂比例为1∶1时可获得最佳的热解产物。此时,生物油中酚类物质占可检测有机物相对含量的62.31%,其中苯酚为45.37%,产率为1.78%（质量）。热解气中CO的浓度和产率分别为69.21%（体积）和 169.95 ml/g,热值为12.93 MJ/m³。     

纤维素快速热解生成左旋葡聚糖的机理研究进展

左旋葡聚糖（LG）是纤维素中温快速热解最重要的产物,其生成机理获得了广泛的关注。本文首先总结了国内外不同学者提出的LG生成机理,将其按照反应类型分为4类,即糖苷键均裂反应、糖苷键异裂反应、生成葡萄糖中间体反应以及协同反应,并指出了实验研究在确定反应机理方面的不足。随后总结了近年来一些学者采用密度泛函理论对LG生成机理的研究,具体比较了研究内容和结果,指出了现有研究的不足。最后提出了今后的研究方向以确定LG的生成途径。     

催化型多孔陶瓷球制备及催化玉米秸秆热解

针对生物质热解液化过程中生物油品质差的问题,本文以陶瓷球作热载体为研究基础,制备了5种负载金属氧化物（ZnO、NiO、CeO₂、Cr₂O₃、Fe₂O₃）的多孔陶瓷球,在固定床反应器上研究多孔陶瓷球催化剂对玉米秸秆热解过程的催化效果。结果表明：多孔陶瓷球基体在热解过程中有一定催化活性,经浸渍改性处理后,都能促进生物油产率的提高,其中Ni基多孔陶瓷球热解的产率高达41.62%。多孔陶瓷球负载的5种金属氧化物可促使生物油中酚类、呋喃类物质的含量明显增加,酸类物质的含量明显降低,且种类减少,其中CeO₂降酸效果显著,降低幅度为37.15%。此外,催化型多孔陶瓷球的引入促进了不可冷凝气中C _n H _m （n≥2）的生成,烯烃类中乙烯的增长幅度最大,为50.53%,同时生物炭的理化特性在一定程度上得到改善和提高。     

预处理促进木质纤维素快速热解生成左旋葡聚糖

将木质纤维素快速热解转化为高价值的左旋葡聚糖是国内外研究的热点之一,而左旋葡聚糖产率低是限制其工艺发展的主要因素。论述了纤维素的结构以及木质纤维素的组分对左旋葡聚糖产率的影响,并归纳总结各种预处理及催化热解促进左旋葡聚糖生成的研究现状,最后对未来的研究方向进行了展望。     

介孔磷酸铌一锅法催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛

水热法制得介孔磷酸铌(m-NbP)固体酸催化剂,并用X-射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)等手段对m-NbP进行了结构和酸性质表征。将m-NbP用于催化水-DMSO两相体系葡萄糖一锅法合成5-羟甲基糠醛(5-HMF),考察了催化剂用量、水与DMSO体积比、反应温度、反应时间及催化剂循环利用次数对5-HMF收率的影响,并与其他三种催化剂(Amberlyst-15、Nb_2O_5及m-NbP-F127)比较催化性能。结果表明,m-NbP具有介孔结构和大量表面强酸性位,因而催化性能突出;当m(葡萄糖)∶m(m-NbP)=2∶1、V(水)∶V(DMSO)=1∶1、170℃反应1.5 h时,5-HMF的收率高达47.0%,且m-NbP经烧焦再生可重复利用5次而无明显失活。因此,m-NbP固体酸催化性能突出,能够高效催化葡萄糖一锅法制备5-HMF。