葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究

研究了Br（o）nsted-Lewis复合催化体系催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛,详细考察了溶剂种类和用量、催化体系种类和用量、反应时间和反应温度等因素对5-羟甲基糠醛收率的影响,得到最佳工艺条件：葡萄糖2.0g,复合催化体系HCl-CrCl3[m（HCl）∶m（CrCl3·6H2O）=5∶1]0.6 g,正丁醇20 mL,反应时间15 min,反应温度200℃.在该反应条件下,5-羟甲基糠醛的收率达42.5％.结果表明,同单酸型的催化剂相比,复合催化体系更有利于葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛.     

葡萄糖制备5-羟甲基糠醛工艺研究

为实现5-羟甲基糠醛绿色化、低成本制备,以可再生资源葡萄糖为原料,固体酸为催化剂,在水-γ-戊内酯双相介质中经酸化水解制备出5-羟甲基糠醛。考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、葡萄糖用量对5-羟甲基糠醛收率的影响。结果表明,最佳工艺条件:反应温度190℃,反应时间43 min,催化剂用量0. 3 g,葡萄糖用量0. 15 g,在此条件下,5-羟甲基糠醛的收率44. 7%。     

碳水化合物制备5-羟甲基糠醛研究进展

5-羟甲基糠醛(5-HMF)是一种基于生物质的重要平台小分子,综述了近几年从葡萄糖或者纤维素等制备5-HMF的方法及研究进展,阐述了5-HMF制备收率的影响因素。最后展望了固体酸催化葡萄糖或者纤维素制备5-HMF的发展趋势。     

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.     

SnO2/Fe2O3-rGO三元复合材料催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛

采用水热晶化法制备SnO2/Fe2O3-rGO三元复合材料固体型催化剂,以葡萄糖为原料,SnO2/Fe2O3-rGO为催化剂,在[BMIM]Br环境下催化葡萄糖脱水制备5-羟基甲糠醛(HMF)。考察催化剂制备条件及催化制备5-羟甲基糠醛(HMF)的工艺参数如:催化剂制备的晶化温度、不同金属原料配比、以及不同溶剂对(HMF)产率的影响等。实验结果表明,在200℃下,n(FeCl3·6H2O)∶n(SnCl2·2H2O)=1∶3,恒温4 h,制备的催化剂SnO2/Fe2O3-rGO在[BMIM]Br离子液体中对葡萄糖脱水制备HMF所得葡萄糖转化率为99%,产率为56%。     

介孔磷酸铝催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛

以硝酸铝和磷酸为原料,采用柠檬酸法制备了介孔磷酸铝材料Al PO,利用BET、XRD和FT-IR等分析方法对材料的物化性能进行了表征。通过催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛(HMF)的反应研究了其催化活性。对材料P/Al物质的量比,反应温度,反应时间,催化剂用量和反应底物浓度的考察表明,当n(P)/n(Al)=1:1时,10%(wt)的催化剂用量,在150℃条件下催化葡萄糖反应5 h后,HMF的收率可达35%。     

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。     

糖类脱水生成5-羟甲基糠醛的研究进展

概括了利用生物质资源制备5-羟甲基糠醛的理论依据和现实意义;综述了5-羟甲基糠醛的制备方法及研究进展,重点讨论了制备过程中所用催化剂的发展。     

碱性离子液体催化单糖脱水制5-羟甲基糠醛

离子液体作为一种新型的环境友好溶剂和液体酸碱催化剂用于单糖脱水制备5-羟甲基糠醛日益成为研究热点,受到广泛重视。以典型的OH-为阴离子的碱性离子液体为催化剂,研究了其对果糖/葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛反应的影响。结果表明,在二甲基亚砜中,160℃反应6 h,果糖转化率达90.4%,5-羟甲基糠醛收率为83.3%,5-羟甲基糠醛选择性为92.1%。这一新的碱性离子液体催化单糖脱水的体系,取代了传统酸性催化剂的使用,具有高效、环保、经济的特点,为5-HMF规模化生产奠定了基础。     

金属离子催化葡萄糖异构化和脱水反应特性研究

以金属氯化物为催化剂,研究金属离子对葡萄糖异构化和脱水反应的催化特性。考察金属离子种类、用量和温度对反应过程的影响,用动力学模型拟合实验数据,定量分析金属离子的催化规律。葡萄糖脱水制备HMF的反应是一个串联反应,基于此机理构建的动力学模型能准确描述各组分浓度随时间的变化。Ni²⁺、Cr³⁺和Sn⁴⁺具有良好的催化活性,但3种金属离子呈现不同的催化特性。Sn⁴⁺的葡萄糖转化速率最快,Ni²⁺最慢,但Sn⁴⁺的副反应速率常数是Ni²⁺的约20倍。实验范围内,增加Ni²⁺用量,葡萄糖异构化和副反应速率加快,但对果糖脱水过程没有催化活性。增加Cr³⁺用量能显著提升葡萄糖异构化速率,对其它反应影响不大。随着Sn⁴⁺用量的增大,各步反应速率均加快,但整个反应过程中的副反应的严重程度有所降低。反应速率常数随温度的变化规律遵循Arrhenius模型,对Ni²⁺而言...     

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。     

金属氯化物对高温液态水中葡萄糖分解反应动力学的影响

以纤维素水解产物葡萄糖为模型物质,利用小型高压反应釜测定了180℃下13种金属氯化物催化葡萄糖和中间产物5-羟甲基糠醛(5-HMF)分解反应动力学数据,并用一级反应动力学模型对葡萄糖及5-HMF分解反应动力学数据进行了拟合。结果表明,不同的金属氯化物对葡萄糖和5-HMF的分解反应具有不同的催化效果,其中FeCl₃、NiCl₂和ZnCl₂可大大提高葡萄糖分解反应的速率,而FeCl₃和CuCl₂可大大提高5-HMF分解反应的速率。在碱金属、碱土金属和过渡金属氯化物中,过渡金属氯化物对葡萄糖及5-HMF分解反应的催化效果明显占优。对于第四周期金属元素,随着原子量的增加,葡萄糖分解反应速率常数呈现增加的趋势。金属氯化物对葡萄糖和5-HMF分解反应的催化活性随金属离子pK_a值的减小而增强。本文得到了金属氯化物对葡萄糖和5-HMF分解反应影响的规律,为生物质资源的高效利用提供了重要的基础数据。     

高温液态水中葡萄糖无催化降解反应动力学

The decomposition kinetics of glucose was studied in high-temperature liquid water （HTLW） from 180 to 220℃ under a pressure of 10 MPa. It was found the main products from glucose decomposition were 5-hydroxymethylfurfural （5-HMF） and levulinic acid （LA）. The decomposition kinetics of 5-HMF and stability of LA in HTLW were further investigated. A kinetic model for glucose decomposition was proposed accordingly. In the model, a series of first-order reactions with the consideration of parallel by-reactions were used to illustrate the decomposition of glucose. The decomposition activation energies of glucose, 5-HMF, and LA were evaluated as 118.85, 95.40, and 31.29 kJ·mol^-1, respectively.     

生物质双相溶剂体系制备5-羟甲基糠醛的过程强化研究进展

5-羟甲基糠醛（HMF）作为一种基于木质纤维素类生物质的重要平台化合物,是多类高价值化学品和液体燃料的前体,但因理化性质不稳定,其高效制备面临巨大挑战。单一溶剂体系中生物质降解所得HMF产率低且副产物多,在原反应相中加入有机溶剂实现反应过程中HMF的原位萃取可大幅提高其选择性,目前采用双相溶剂体系已成为研究主流。本文在介绍双相溶剂体系、有机溶剂、反应原料、催化剂等影响生物质液相降解制备HMF的基础上,揭示优化反应条件强化两相溶剂界面传质对提高产物产率和反应效率的重要作用,并围绕增强相界面扰动和优化溶剂体系两个主要方面,重点综述了基于传质强化的生物质两相溶剂体系降解制备HMF的研究现状,最后对未来发展趋势进行了展望。     

5-羟甲基糠醛与乙酰丙酸制备生物基化学品的研究进展

综述了生物质基平台分子5-羟甲基糠醛及乙酰丙酸转化制备多种化学品的研究进展,主要包括5-羟甲基糠醛转化为2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲醛、2,5-二甲基呋喃的过程以及乙酰丙酸转化为酯类、酸类、吡咯烷酮及双酚酸。简要介绍了这几种生物基化学品的用途、生产工艺以及其中存在的问题,旨在为发展从生物质平台分子制备生物基化学品的工业生产提供指导意义。     

紫外光谱测定葡萄糖两相水解液中5-羟甲基糠醛的新方法

采用紫外光谱法快速测定了葡萄糖两相水解液中的5-羟甲基糠醛(5-HMF)的摩尔浓度,实验表明:以5-HMF为标准品,蒸馏水替代葡萄糖的水-二甲基亚砜两相溶液为空白,在284 nm波长处对其中的5-HMF进行了定量分析。测定结果表明,溶液中的5-HMF摩尔浓度在0～0.10 mmol/L范围内与其吸光度值呈现良好的线性关系,并且重现性良好。该方法在抗干扰性实验、精密度实验、回收率实验、稳定性实验和检出限方面均有满意表现,适于快速、准确地测定5-HMF摩尔浓度。     

微波与碳基催化剂协同促进果糖制5-羟甲基糠醛

生物质转化为高附加值的化学品是替代石化产品的有效途径,微波与催化剂的协同作用有助于提升糖类的转化效率。碳材料具有良好的化学稳定性和介电性,是微波反应过程中理想的催化剂载体和吸波剂。为了探究碳基催化剂对微波场的响应能力,本文以4种碳材料为载体应用于果糖转化过程,包括碳纳米管（CNT）、碳纳米纤维（CNF）、炭黑（CB）和活性炭（AC）。以果糖转化率和5-羟甲基糠醛（5-HMF）收率为评价指标,对比不同催化剂在常规和微波加热条件下的催化性能,探究微波与不同载体的耦合作用对反应的强化效果。在微波场中测量不同碳材料悬浮液的温度曲线,评价碳基催化剂在微波场中的加热能力。通过表征样品结构和介电参数,解释载体与微波间耦合作用差异的原因。结果表明,碳基催化剂的微波诱导热效应可以有效提升反应转化率和收率,拥有高损耗角正切值和电导率的催化剂把微波能转化为热量的能力较强,更有助于将微波能量传递至反应表面。高比表面积、高长径比、低密度和高石墨化度的碳基催化剂也有利于产生微波热效应。另外,由于显著的微波热效应,碳纳米管基催化剂CNT-SA在4类催化剂中催化性能最优,以110℃微波辐射10min,5-HMF收率可达96.30%,且催化剂具有良好的循环使用性能。