固體酸催化水解葡萄糖生成乙酰丙酸的研究.pdf

1、乙酰丙酸可從生物質資源出發(fā)制備,加上其反應活性非常高,應用廣泛,因此有望成為“新的平臺化合物”。從生物質資源制備乙酰丙酸的傳統(tǒng)方法均采用液體酸作為催化劑,存在對設備腐蝕嚴重、副產(chǎn)物多、后處理工藝復雜、廢水排放量大等諸多問題,不能符合當今化學工業(yè)綠色化的發(fā)展方向,如果用固體酸代替液體酸則可以實現(xiàn)此反應過程的環(huán)境友好化。本文選擇了磷鎢雜多酸類、鈮酸類和分子篩類固體酸,分別制備了60余種催化劑,逐一考察了其對葡萄糖催化水解生成乙酰丙酸反應的活

2、性。磷鎢雜多酸是一種純質子酸的催化劑,廣泛應用于酸催化領域中。本文制備了銫鹽系列和負載型催化劑。通過對其活性的研究,發(fā)現(xiàn)Cs2.5H0.5PW12為催化劑時,乙酰丙酸的收率較高,原因是其含有豐富的孔結構、比表面積大且酸性最強。鈮酸是一種奇異的固體酸,不管水含量是多少其表面上總是保持有強的酸強度,預計對那些有水分子參與或釋出的酸催化反應會出現(xiàn)穩(wěn)定的催化活性。本文分別對直接水洗法、酸水洗法以及磷酸處理鈮酸催化劑進行了研究。發(fā)現(xiàn)鈮酸催化劑對中

3、間產(chǎn)物5-羥甲基糠醛(HMF)的選擇性較好,而且其酸性的增強可能不利于乙酰丙酸的生成。分子篩是一類良好的固體酸催化劑,本文對ZSM-5、HZSM-5、Hβ和ZRP分子篩的活性進行了研究,發(fā)現(xiàn)ZRP分子篩為催化劑時,目的產(chǎn)物乙酰丙酸的收率較高。當ZRP分子篩的焙燒溫度為550℃,反應條件為:葡萄糖初始濃度10g/L、催化劑用量(用葡萄糖與催化劑的重量比表示)為1.2、反應溫度180℃、反應時間8h、攪拌速度300rpm時,LA收率約為40