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(zhì)資源出發(fā)制備,加上其反應(yīng)活性非常高,應(yīng)用廣泛,因此有望成為“新的平臺化合物”。從生物質(zhì)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(shè)備腐蝕嚴(yán)重、副產(chǎn)物多、后處理工藝復(fù)雜、廢水排放量大等諸多問題,不能符合當(dāng)今化學(xué)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(shí)現(xiàn)此反應(yīng)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(yīng)的活

2、性。磷鎢雜多酸是一種純質(zhì)子酸的催化劑,廣泛應(yīng)用于酸催化領(lǐng)域中。本文制備了銫鹽系列和負(fù)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(jié)構(gòu)、比表面積大且酸性最強(qiáng)。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(qiáng)的酸強(qiáng)度,預(yù)計對那些有水分子參與或釋出的酸催化反應(yīng)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(dāng)ZRP分子篩的焙燒溫度為550℃,反應(yīng)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(yīng)溫度180℃、反應(yīng)時間8h、攪拌速度300rpm時,LA收率約為40