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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

纤维素典型热解产物生成机理研究进展

利用生物质热解来生产液体燃料和高价值化学品受到广泛的关注,对生物质组分热解机理的研究有助于对生物质热解规律的理解和对热解过程的调控。对纤维素热解及其典型热解产物如脱水糖类、呋喃类以及小分子化合物等的生成机理进行综述,并指出后续的研究应该选用合适的模化物;为实现纤维素的高值化利用,还应对纤维素在不同类型催化剂作用下的催化热解机理进行研究。     

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。     

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。     

化学法异构葡萄糖研究进展

葡萄糖是生物质降解的主要产物,对其有效利用能促进生物质更深层次的应用。葡萄糖异构化成果糖后更易合成呋喃类化合物,用做能源及化学品。对葡萄糖异构化的反应机理和研究进展进行了综述,反应机理包括碱催化和酸催化葡萄糖异构化机理;研究进展包括均相催化剂和非均相催化剂催化葡萄糖异构化进展。分析指出了葡萄糖异构化成果糖这一生物质利用中间步骤存在的问题,对今后研究发展提出了一些建议。     

苯改性催化剂催化纤维素水解选择性制葡萄糖

为了提高纤维素水解中产物葡萄糖的选择性,利用苯胺的重氮化反应对催化剂表面枝接苯环进行改性。首先通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)比较了催化剂表面的葡萄糖吸附量,证明了苯环改性后的催化剂对葡萄糖的吸附作用降低。然后进行了葡萄糖水热实验,结果表明改性后的催化剂相较改性前能够更好地减缓葡萄糖的转化和降解。最后使用改性前后的催化剂分别进行了纤维素水解实验,当苯环改性的固体酸催化剂催化纤维素水解时,得到了55.11%的葡萄糖产率和95.98%的葡萄糖选择性,高于使用未改性催化剂的29.53%葡萄糖产率和82.33%葡萄糖选择性。结果表明:利用苯环对催化剂表面改性可以提高纤维素水解中产物葡萄糖的选择性。     

生物质三组分与低密度聚乙烯共催化热解制取轻质芳烃的协同作用机理

生物质与废塑料共催化快速热解是制取轻质芳烃的重要途径。 采用不同种类的分子筛催化剂,首先研究了分子筛种类对杨木、生物质三组分和低密度聚乙烯（LDPE）单独催化快速热解轻质芳烃产率的影响,其次研究了生物质三组分与LDPE在共催化热解过程中的协同作用机理。结果表明：在杨木、生物质三组分和LDPE单独催化快速热解时,HZSM-5（25）催化剂体现出最高的轻质芳烃产率;在杨木和LDPE共催化快速热解时,随着LDPE质量的增加,轻质芳烃的产率呈先升高后降低趋势;在生物质三组分和LDPE共催化快速热解时,纤维素和半纤维素热解的呋喃类中间产物与LDPE热解的轻烯烃中间产物易发生“双烯合成”反应,表现出较强的协同催化作用,促进轻质芳烃的生成,而木质素则抑制轻质芳烃生成。     

纤维素/生物质热解生成脱水糖衍生物的机理以及选择性制备技术研究进展

纤维素/生物质快速热解过程中会形成多种脱水糖衍生物,包括左旋葡萄糖酮(LGO)、1,4:3,6-二脱水-α-D-吡喃葡萄糖(DGP)、1,5-脱水-4-脱氧-D-甘油基-己-1-烯-3-阿洛酮糖(APP)和1-羟基-3,6-二氧二环[3.2.1]辛-2-酮(LAC)等,这些脱水糖衍生物均具有很高的化工应用价值。然而在常规热解过程中,这些产物的产率都非常低,使得后续的分离提取十分困难;而在适当的催化热解条件下,其产率可以大幅提升,从而实现目标产物的选择性制备。基于此,本文首先概述了国内外学者对这4种脱水糖衍生物热解生成机理的实验以及密度泛函理论研究;随后总结了针对LGO和LAC这两种产物,现阶段已开发的选择性热解制备技术,包括最佳的催化剂以及催化热解反应条件;最后提出了未来在脱水糖衍生物生成机理以及选择性制备技术方面需要开展的工作。     

生物质与塑料催化共热解制芳烃研究进展

芳烃是多用途的化学品,主要来源于石油和煤焦油等。以生物质和塑料为原料制取芳烃,可以缓解能源短缺和环境污染,实现生物质和塑料的资源化利用。催化剂能够增强共热解的协同效应,生物质与塑料进行催化共热解可以提高产物品质,改善热解产物分布,提高轻质芳烃的产率和选择性,抑制焦炭的生成。本文综述了生物质与塑料催化共热解制取芳烃的协同热解机理及影响因素,总结了不同种类催化剂的共热解研究进展,以期为生物质与塑料催化共热解定向调控制备芳烃工艺的改进和优化提供参考。     

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。     

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。     

纤维素在回转炉中热解制备呋喃类化合物的研究

以微晶纤维素为原料,在回转管式炉中进行了快速热解和催化热解实验,通过分析热解得到的产物分布和有机相中产物的分布,考察工艺条件、催化剂种类和催化工艺条件对纤维素热解制备呋喃类化合物的影响。结果表明：在热解温度为400℃、载气流速为200 mL/min时,液体产率和呋喃类化合物的含量都达到了最大值,分别为59.39%(wt)、76.51%;催化热解实验中,使用Si-MCM-41,催化质量空速为1m³/(m³催化剂·h)、热解温度为400℃时,液体产率和呋喃类化合物的含量都达到了最大值,分别为88.34%(wt)和87.80%。     

纤维素快速热解反应气体的在线催化裂解

通过浸渍法制备MHZSM-5(M Fe,Zr,Co)催化剂,采用激光粒度分析仪、比表面积及孔径分析仪和X射线衍射仪(XRD)对催化剂的性质进行表征,并在立式两段加热炉上进行纤维素快速热解蒸汽的在线催化实验。对不同催化剂条件下的产物分布特性及生物油组成特性进行分析,结果表明,随着催化剂的引入,液相产率从52.06%最大下降至23.63%,气相产率从42.39%最大提高至70.84%,CoHZSM-5对于热解蒸汽的催化气化效果最为明显;纤维素快速热解生物油中以1,6-脱水-β-D-吡喃葡萄糖(左旋葡聚糖)为主,引入催化剂对纤维素热解蒸汽进行在线催化重整后,产物中芳烃类物质显著增加,以FeHZSM-5和ZrHZSM-5效果最佳;HZSM-5催化下生物油中左旋葡聚糖的含量提高至63.78%;催化后热解油中乙酸及丙酸含量均减少,但降低幅度有限。综合催化剂对产率及组分的影响效果来看,FeHZSM-5和ZrHZSM-5对纤维素快速热解蒸汽的催化调控作用较为显著。     

木质纤维素生物质降解产物的化学转化研究进展

生物质是唯一可以转化为气体、液体和固体燃料的可再生能源,其中的木质纤维素生物质因其具有储量丰富、价格低廉、生长速度快等优点,受到越来越多的关注。综述了近年来国内外利用化学方法转化木质纤维素生物质降解产物的研究进展,包括对木质纤维素生物质热解产物生物油的精制、由木质纤维素生物质水解产物转化获得高品位燃料和高附加值化学品等几个方面。     

混合酸催化葡萄糖合成乙酰丙酸丁酯

探索固体酸混合无机酸、金属硫酸盐、有机酸协同催化葡萄糖醇解合成乙酰丙酸丁酯的反应,选取混合协同催化效果较好的催化剂用于纤维素的醇解,结果表明,添加的金属硫酸盐大部分对葡萄糖的醇解表现出一定的促进作用,有利于产物收率的提高。有机酸、无机酸和金属盐的加入对葡萄糖醇解合成乙酰丙酸丁酯收率影响较小,但在纤维素醇解过程中表现出较大的促进作用,产物收率较高。为纤维生物质资源转化为高附加值化学品提供了一条有效的、环境友好的参考途径。