碳納米管負(fù)載金和釕催化纖維二糖轉(zhuǎn)化制葡萄糖酸和山梨醇的研究.pdf

1、在化石資源特別是石油資源日漸耗盡的今天，充分利用可再生的生物質(zhì)資源，通過催化轉(zhuǎn)化的方法使其成為重要的工業(yè)原料是解決能源和資源危機(jī)的有效手段。本論文基于上述背景，針對纖維素模型分子纖維二糖的催化轉(zhuǎn)化開展研究。研究分為纖維二糖選擇氧化制備葡萄糖酸和纖維二糖加氫制備山梨醇兩部分。 針對纖維二糖選擇氧化制備葡萄糖酸的研究，本文首先考察了各種載體對纖維二糖水解及葡萄糖酸的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)碳納米管(CNT)載體表現(xiàn)出對纖維二糖較好的水解反應(yīng)活性

2、及較好的葡萄糖酸穩(wěn)定性?？疾炝薈NT負(fù)載Pd、Pt、Au等催化劑及不同載體負(fù)載Au催化劑的催化性能，確認(rèn)Au/CNT催化劑為最佳的纖維二糖選擇氧化制葡萄糖酸催化劑。通過優(yōu)化反應(yīng)條件，在145℃下，濕法浸漬并經(jīng)250℃氫還原所制得Au/CNT催化劑上葡萄糖酸收率可達(dá)80％。動(dòng)力學(xué)考察表明反應(yīng)經(jīng)歷了纖維二糖水解生成葡萄糖中間體，而后葡萄糖進(jìn)一步氧化得到葡萄糖酸的過程。結(jié)合催化反應(yīng)性能，表征結(jié)果說明，催化劑的表面酸性是影響纖維二糖轉(zhuǎn)化及葡萄糖

3、酸選擇性的關(guān)鍵因素。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)高溫還原的Au/CNT催化劑上，CNT表面存在較多缺陷，增加了其對纖維二糖的吸附，進(jìn)而增強(qiáng)了對纖維二糖的轉(zhuǎn)化。 針對纖維二糖加氫制備山梨醇的研究，本文首先比較了不同催化劑上纖維二糖催化加氫制山梨醇的催化性能，發(fā)現(xiàn)Ru/CNT催化劑表現(xiàn)出最優(yōu)的山梨醇收率。在c(cellobiose)=24mmol/L，V=20ml，P(H2)=5MPa，w(cat)=0.05g，T=185℃，t=3h的反

4、應(yīng)條件下，可獲得的山梨醇收率為87％，此時(shí)纖維二糖轉(zhuǎn)化率為100％。進(jìn)一步考察了Ru/CNT催化纖維二糖加氫制山梨醇反應(yīng)中各產(chǎn)物隨時(shí)間變化，結(jié)合3-β-D-吡喃糖醇、葡萄糖和山梨醇為初始反應(yīng)物的反應(yīng)結(jié)果，我們提出了Ru/CNT催化劑上纖維二糖加氫制山梨醇的反應(yīng)歷程。首先，纖維二糖發(fā)生并行的水解和部分加氫反應(yīng)，生成葡萄糖和3-β-D-吡喃糖醇。而后，吡喃糖醇水解為山梨醇和葡萄糖，纖維二糖及3-β-D-吡喃糖醇水解生成的葡萄糖迅速加氫轉(zhuǎn)化為