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《酸度和酸浓度对果糖水热转化中5-羟甲基糠醛（HMF），腐殖酸和乙酰丙酸形成影响的动力学研究》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2019-09-04

  • 为了优化生物基平台化学品（例如5-羟甲基糠醛（HMF）和乙酰丙酸（LA））从生物质和糖的生产，必须优化反应条件。本文评估了酸度对果糖在150℃水热转化的动力学参数的影响。反应参数随时间（5-180分钟），酸（NaHSO 4，H 3 PO 4，柠檬酸和甲酸）和酸浓度（0.016-1.6mol / l）而变化。用新的动力学模型评估实验数据，该模型包括HMF，LA和腐殖质的形成。虽然预计果糖对HMF的脱水率和HMF对乙酰丙酸的再水化率线性地取决于质子浓度，但结果表明实际上存在指数关系。这可以通过酸性静止离子参与脱水和再水合反应来解释。相反，humin形成速率线性地取决于质子浓度，并且这种关系的灵敏度相当低。这澄清了为什么高酸浓度或质子浓度分别增加LA的形成以牺牲humin形成。

    ——文章发布于2019年9月2日

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    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：姜山
    • 发布时间：2017-06-20
    • 来源：中国科学院宁波材料所 随着化石能源的日益衰竭、能源需求的不断增加以及环境污染的日趋严重，亟需寻找一种可再生资源来替代化石资源。生物质资源具有储量大、可再生、环境友好等优点，被认为是化石资源的理想替代品，其开发与利用受到了广泛的关注。5-羟甲基糠醛（HMF，5-hydroxymethylfurfural）是一种重要的生物质平台化合物，应用领域十分广泛。比如，HMF可以作为原料，经加氢、醚化、C-C偶联反应可制备柴油、汽油等生物基燃料，还可经氧化反应可合成2,5-呋喃二甲酸，后者可替代依赖于石油的对苯二甲酸来生产聚酯类化合物。 　　当前，HMF主要是在酸性条件下由糖类（果糖、葡萄糖等）选择性脱水而得，其中以果糖为原料来生产HMF 的难度较小且易获得较高的收率。催化剂和溶剂是影响果糖脱水反应的两个重要因素。尽管水是一种廉价、环境友好的溶剂，但以纯水为溶剂会促使生成的HMF水解生成乙酰丙酸和甲酸，从而降低了HMF的收率。离子液体具有挥发性低、稳定性好、毒性低等优点，还可以有效抑制HMF的水合反应，被认为是果糖脱水制HMF反应的绿色溶剂。以分子筛为代表的固体酸催化剂具有易分离、可循环利用、低腐蚀性等优点，使其在工业上具有广泛的应用前景。然而，以ZSM-5、Beta、HY、Mordenites等分子筛催化果糖脱水反应时，HMF的收率普遍低于70%，大量副产物的存在不仅增加了产物的后续分离难度，也极易导致催化剂失活。因此，开发高效催化果糖脱水制HMF的催化剂是当前的研究热点。 　　中国科学院宁波材料所非金属催化团队张建研究员、王磊研究员与呋喃类化学品团队张亚杰研究员共同合作，以具有一维孔道结构的非酸性KL分子筛作为研究对象，采用铵离子交换的方式，制备出了不同酸性的KL分子筛并将其应用于催化果糖转化制HMF反应(离子液体体系)。研究表明，酸性KL分子筛在果糖脱水反应中表现出了优异的催化性能，其中在KL-80oC-1h催化剂上获得了99.1%的HMF收率，这主要是由于该催化剂具有适宜的Brönsted酸强度促进了脱水反应的发生以及较少的Lewis酸性位抑制了聚合产物的生成。此外，该催化剂在多次套用实验中未出现明显的失活现象，具有潜在的工业应用价值。相关研究成果发表在ChemSusChem（2017, 10, 1669-1674 DOI: 10.1002/cssc.201700239）上。 　　上述工作得到了国家自然科学基金委相关人才计划、青年基金、中国科学院前沿科学重点研究计划、宁波市自然科学基金项目等项目的资助。 　　KL分子筛的酸性表征(NH3-TPD (a), Py-IR (b))和催化果糖转化性能(果糖转化率(c), HMF收率(d)) 　　KL-80oC-1分子筛催化剂的套用实验
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  • 《酸性聚合物离子液体催化生物质水解制备乙酰丙酸》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2023-03-16
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