發(fā)布時(shí)間：2017-09-26 18:38

  本文關(guān)鍵詞：催化轉(zhuǎn)化生物質(zhì)到呋喃基精細(xì)平臺(tái)化合物的研究

  更多相關(guān)文章： 5-羥甲基糠醛 選擇性氧化 2 5-呋喃二甲醛 生物質(zhì) 果糖 催化降解

【摘要】：目前,煤、石油、天然氣提供了至少四分之三的全世界所用的能源。但現(xiàn)在全球面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題是對(duì)這些化石燃料需求日益上升的同時(shí)它們的儲(chǔ)存量卻在快速下降。外加各國環(huán)保意識(shí)的提升,所以人們力求尋找一種可行的且對(duì)環(huán)境友好的可再生新能源來替代化石資源。研究表明,大量的可再生的生物質(zhì)資源為我們工業(yè)社會(huì)可提供能量和有機(jī)碳的來源和生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品和液體染料。而且,與化石燃料相比較生物質(zhì)資源產(chǎn)生相對(duì)較少的溫室效應(yīng)氣體。5-羥甲基糠醛(HMF)來源于生物質(zhì)碳水化合物(纖維素、葡萄糖、果糖)的降解是一種具有潛力的精細(xì)平臺(tái)化合物,它可以作為合成塑料、藥物、液體燃料的前驅(qū)體。在生物質(zhì)精煉過程中選擇性氧化HMF又是一種關(guān)鍵的轉(zhuǎn)化途徑,氧化HMF可以產(chǎn)生眾多呋喃基化學(xué)產(chǎn)品如：2,5-呋喃二甲醛(DFF)、5-羥甲基-2-呋喃甲酸(HMFCA) 、5-甲�；�-2-呋喃甲酸(FFCA)和2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。然近年來DFF作為HMF的氧化產(chǎn)物已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。因?yàn)镈FF在合成呋喃類聚合體、各種聚席夫堿、藥物、抗真菌劑、殺蟲劑、有機(jī)導(dǎo)體、交聯(lián)試劑、等方面具有廣泛的應(yīng)用。它極大的促進(jìn)了生物質(zhì)資源的有效利用,對(duì)緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題具有非常重要的意義。因此,本文圍繞降解生物質(zhì)果糖轉(zhuǎn)化為精細(xì)化學(xué)品HMF以及選擇性氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF展開一系列的研究。1通過水熱法制備了一系列Nb2O5負(fù)載磷鎢酸的催化劑(TPA/Nt2O5),并且用X射線粉末衍射儀(XRD)和紅外光譜(FT-IR), NH3-TPD、電子掃描電鏡(SEM)對(duì)催化劑進(jìn)行表征。研究了在-甲亞砜(DMSO)中用Nb2O5負(fù)載磷鎢酸(TPA/Nb2Os)催化降解果糖制備HMF的反應(yīng)：考察了不同TPA的負(fù)載量,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,催化劑的用量對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)TPA的負(fù)載量為25%時(shí)催化活性最好,在催化劑用量為0.15 g,反應(yīng)溫度為120℃,反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下5-HMF的產(chǎn)率可高達(dá)91.6%。2. TEMPO和氧氣在選擇性氧化醇到醛反應(yīng)體系中具有非常重要的意義,本文考察了不同的過渡金屬硝酸鹽以及不同的反應(yīng)條件下對(duì)選擇性氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF反應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明在分子氧存在的條件下以Fe(NO3)39H2O/ NaCl/TEMPO為催化劑時(shí),在MeCN溶劑中,反應(yīng)8小時(shí)DFF的選擇性可以到96.6%,HMF的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%。另外,探討了該反應(yīng)可能的機(jī)理。3.通過直接焙燒鈮酸制備三種不同的Nb2O5作為光催化劑在可見光的作用下有效催化氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF。并分別考察了不同形貌的Nb2O5,不同照射光波長以及不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)該反應(yīng)的催化效果影響。研究顯示,催化劑m800-Nb2O5在三氟甲苯溶劑中,用可見光照射6 h,可得到90.6%的DFF選擇性和19.2%的HMF的轉(zhuǎn)化率。另外還探討了該反應(yīng)的機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：5-羥甲基糠醛 選擇性氧化 2 5-呋喃二甲醛 生物質(zhì) 果糖 催化降解
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TK6
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.1 引言9-10
• 1.2 降解生物質(zhì)果糖制備HMF的研究進(jìn)展10-17
• 1.2.1 生物質(zhì)利用的背景10-11
• 1.2.2 呋喃基生物質(zhì)小分子HMF的性質(zhì)和應(yīng)用11-12
• 1.2.2.1 HMF的性質(zhì)11
• 1.2.2.2 HMF的應(yīng)用11-12
• 1.2.3 果糖制備HMF催化體系的研究進(jìn)展12-17
• 1.2.3.1 無機(jī)酸催化劑13
• 1.2.3.2 有機(jī)酸催化劑13-14
• 1.2.3.3 離子液體催化劑14
• 1.2.3.4 鹽類催化劑14-15
• 1.2.3.5 路易斯酸催化劑15
• 1.2.3.6 固體酸催化劑15-17
• 1.3 催化氧化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF的研究進(jìn)展17-23
• 1.3.1 呋喃基生物質(zhì)小分子DFF的來源及應(yīng)用17-18
• 1.3.2 傳統(tǒng)方法均相催化體系18-19
• 1.3.3 金屬氧化物催化氧化體系19-21
• 1.3.4 用貴金屬催化劑催化氧化體系21-22
• 1.3.5 新型技術(shù)催化HMF轉(zhuǎn)變?yōu)镈FF體系22-23
• 1.4 本論文的研究意義和研究內(nèi)容23-26
• 1.4.1 研究意義23-24
• 1.4.2 研究內(nèi)容24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分26-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及規(guī)格26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及型號(hào)27
• 2.3 催化劑的表征27-28
• 2.4 數(shù)據(jù)的分析與處理方法28-31
• 2.4.1 HMF和DFF的定性分析28
• 2.4.2 HMF和DFF的定量分析28-30
• 2.4.3 HMF和DFF的產(chǎn)率計(jì)算30-31
• 第二章 Nb_2O_5負(fù)載磷鎢酸催化降解果糖制備HMF的研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 催化劑TPA/Nb_2O_5的制備31-32
• 3.2.2 TPA/Nb_2O_5在DMSO中催化降解果糖32
• 3.3 結(jié)果與討論32-42
• 3.3.1 催化劑TPA/Nb_2O_5的表征32-36
• 3.3.1.1 不同負(fù)載量的催化劑的XRD表征32-33
• 3.3.1.2 不同負(fù)載量的催化劑的紅外表征33-34
• 3.3.1.3 不同負(fù)載量的催化劑的NH_3-TPD表征34-35
• 3.3.1.4 不同負(fù)載量的催化劑的SEM表征35-36
• 3.3.2 催化活性36-42
• 3.3.2.1 TPA的負(fù)載量對(duì)催化降解果糖轉(zhuǎn)變?yōu)镠MF的影響36-37
• 3.3.2.2 催化劑的用量對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響37
• 3.3.2.3 不同反應(yīng)底物對(duì)催化反應(yīng)性能的影響37-38
• 3.3.2.4 反應(yīng)溫度對(duì)催化降解果糖反應(yīng)性能的影響38-40
• 3.3.2.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)催化降解果糖反應(yīng)性能的影響40
• 3.3.2.6 催化劑的循環(huán)利用40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 金屬硝酸鹽/TEMPO選擇性催化氧化5-HMF制備DFF43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分43-46
• 4.2.1 氧化HMF到DFF的性能評(píng)價(jià)43-44
• 4.2.2 產(chǎn)物分析及表征44-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-51
• 4.3.1 不同反應(yīng)氣氛對(duì)DFF的產(chǎn)率的影響46-47
• 4.3.2 催化劑中各組分對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響47-48
• 4.3.3 不同量的催化劑對(duì)反應(yīng)的影響48-49
• 4.3.4 溶劑的影響49-50
• 4.3.5 反應(yīng)機(jī)理的探討50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 可見光下Nb_2O_5選擇性催化氧化HMF到DFF的研究52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分52-56
• 5.2.1 催化劑Nb_2O_5的制備52-53
• 5.2.2 催化劑Nb_2O_5的表征53-56
• 5.2.2.1 XRD表征53-54
• 5.2.2.2 SEM表征54-55
• 5.2.2.3 Nb_2O_5的拉曼光譜表征55-56
• 5.3 結(jié)果與討論56-61
• 5.3.1 可見光催化氧化HMF到DFF的性能研究56-57
• 5.3.2 照射波長、時(shí)間對(duì)反應(yīng)性能的影響57-58
• 5.3.3 機(jī)理討論58-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 參考文獻(xiàn)62-72
• 攻讀學(xué)位期間取得的科研成果72-73
• 致謝73-74

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;一氧化碳選擇性氧化技術(shù)[J];化肥設(shè)計(jì);1986年Z1期

2 鐘琦;邵建國;;一種新的選擇性氧化劑——氯鉻酸吡啶[J];揚(yáng)州師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1986年01期

3 黃仲濤;;烴類選擇性氧化研究新進(jìn)展[J];工業(yè)催化;1993年04期

4 楊德紅,陳密峰,張貴生,趙春霞;腙的選擇性氧化劑的研究進(jìn)展[J];化學(xué)試劑;1999年02期

5 劉良先;關(guān)于醇類的選擇性氧化[J];大學(xué)化學(xué);1999年05期

6 魏章申;蔡];;有機(jī)化合物選擇性氧化的研究——載體鉻(Ⅵ)氧化醇類的研究[J];河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1990年02期

7 陳密峰,丁俐,蔡昆;醚選擇性氧化研究的新進(jìn)展[J];有機(jī)化學(xué);1995年04期

8 徐特;陳媚媚;金環(huán);張軼;王齊;叢燕青;;雙金屬改性碳納米管選擇性氧化苯酚研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2014年06期

9 孫賓,武利順,馬敬紅,梁伯潤;亞硝酰自由基及其選擇性氧化多糖類物質(zhì)研究進(jìn)展[J];化學(xué)試劑;2001年04期

10 陳新;嚴(yán)旭;;鉬酸鐵超微粒子的制備及其選擇性氧化正丁醇的研究[J];廣州化學(xué);2006年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范杰;;針對(duì)醇類分子選擇性氧化的新型催化劑系統(tǒng)[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場摘要集[C];2010年

2 楊敏;李賢均;;鎢酸鈉催化脂肪腈和取代芳香腈高選擇性氧化制備酰胺研究[A];中國化學(xué)會(huì)第九屆全國絡(luò)合催化學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

3 黃慧;劉陽;康振輝;;聚苯胺納米粒子——烴類選擇性氧化的高效催化劑[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第12分會(huì)場摘要集[C];2012年

4 武利順;孫賓;何春菊;王慶瑞;;纖維素選擇性氧化的研究[A];第九屆全國生物材料學(xué)術(shù)會(huì)議（CBMS-9）論文集[C];2002年

5 鐘炳偉;劉洪陽;蘇黨生;;納米碳管催化丙烯醛選擇性氧化的研究[A];第十四屆全國青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

6 石先瑩;韓曉燕;魏俊發(fā);陳戰(zhàn)國;;固載雙層離子液體刷催化劑催化過氧化氫溶液選擇性氧化硫醚的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第01分會(huì)場摘要集[C];2010年

7 馬文娟;偶輝;韓曉燕;石先瑩;魏俊發(fā);;純水介質(zhì)中固載離子液體刷/過氧鎢酸鹽催化劑催化H_2O_2選擇性氧化硫醚的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第1分會(huì)場摘要集[C];2012年

8 夏成浩;崔炳春;;HDO-H_2S選擇性氧化脫硫催化劑研究[A];第2屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2005年

9 杜樹婷;米桂芳;朱萬春;;V_2O_5/P-TiO_2催化劑上甲醇選擇性氧化一步合成甲縮醛[A];第十四屆全國青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

10 劉志剛;周仁賢;鄭小明;;銅鈰催化劑在富氫氣中CO選擇性氧化反應(yīng)中銅組分的分布[A];中國化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)新能源與能源化學(xué)分會(huì)場論文集[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 戶安軍;甲苯類化合物的選擇性氧化[D];南京理工大學(xué);2008年

2 毛繼平;微纖結(jié)構(gòu)化醇?xì)庀噙x擇性氧化Ag催化劑的制備、表征與性能研究[D];華東師范大學(xué);2010年

3 周帥林;甲醇重整氫源中選擇性氧化脫除CO的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2006年

4 梁丹;甘油選擇性氧化反應(yīng)中負(fù)載型貴金屬催化劑的研究[D];浙江大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭聰;催化轉(zhuǎn)化生物質(zhì)到呋喃基精細(xì)平臺(tái)化合物的研究[D];浙江師范大學(xué);2016年

2 任竹運(yùn);金屬硫化物的可控合成、改性及其光催化性能研究[D];福州大學(xué);2014年

3 許靜靜;溶劑熱合成ZnIn_2S_4及其可見光催化性能研究[D];福州大學(xué);2014年

4 顏久娟;溫和條件下甲苯選擇性氧化制備苯甲醛[D];南京大學(xué);2014年

5 劉英;鎢酸鉍選擇性氧化甲苯類化合物的光催化研究[D];湖南大學(xué);2016年

6 孫永發(fā);生物質(zhì)基小分子5-羥甲基糠醛的選擇性氧化研究[D];天津理工大學(xué);2015年

7 鄭文瑾;錳，，鉻試劑在無溶劑條件下選擇性氧化醇和肟的研究[D];中國計(jì)量學(xué)院;2013年

8 張利霞;有機(jī)催化體系對(duì)醇選擇性氧化反應(yīng)的研究[D];大連理工大學(xué);2009年

9 郭宗英;苯羥化過程中的光催化—選擇性氧化反應(yīng)—反應(yīng)耦合[D];北京化工大學(xué);2003年

10 李勇;纖維素選擇性氧化的研究[D];浙江大學(xué);2014年

本文編號(hào)：925112