《纖維素臨水轉化成2,5-呋喃二甲酸的多功能協同催化作用》是依託湖南師範大學，由劉賢響擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：纖維素臨水轉化成2,5-呋喃二甲酸的多功能協同催化作用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉賢響
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
2,5-呋喃二甲酸是有望替代石化資源合成可降解高分子及助劑材料等的重要生物質基平台化合物。從纖維素直接轉化成2,5-呋喃二甲酸的高效催化體系是該領域技術亟待突破的重要瓶頸。本項目擬探索以納米Fe3O4為核，苯系含氮聚合物為殼，磺化改性與負載納米過渡金屬或過渡金屬氧化物相結合，研究構建具有“酸-鹼”催化和“氧化-還原”催化耦合的多功能活性位點固體納米催化劑的方法；考察聚合物包覆Fe3O4上苯基磺酸位、氮鹼位和可變價金屬位在催化纖維素轉化中的協同作用，為調控催化劑結構提供依據；建立纖維素臨水催化轉化過程的動力學模型，探索各反應步驟的速率關係及反應機制；揭示該類新材料在纖維素臨水轉化成2,5-呋喃二甲酸過程中水解、異構化、脫水、氧化等反應串聯進行的協同催化規律。為纖維素到2,5-呋喃二甲酸“一鍋法”的發展提供基礎，促進我國生物質催化精細轉化領域的技術創新。
結題摘要
生物質及其平台化合物催化轉化製備呋喃基化學品是生物質高值利用的重要途徑之一。2,5-呋喃二甲酸（FDCA）是有望替代對苯二甲酸合成綠色可降解高分子材料的一種重要生物質基聚酯原料。本項目以一類含氮高分子聚合物（PDVTA）為載體，通過磺化改性及負載錳、釩、銅等非貴金屬氧化物或非貴金屬鹽等催化活性組分，構建了一類具有“酸-鹼”催化和“氧化-還原”催化耦合的多功能活性位點催化劑，實現了生物質及其平台化合物一鍋法製備FDCA。通過對多功能活性位點催化劑的設計、製備及結構表征、多功能活性位點催化耦合體系的構建，從而確定了相應的反應機制和產物選擇調控規律。項目研究的Cu/MnO2@PDVTA催化劑在溫和條件下可實現生物質平台分子5-羥甲基糠醛完全轉化，目標產物FDCA的選擇性最高可達96.8%。本項目探索了多功能活性位點催化劑在生物質轉化中協同催化規律，拓展了非貴金屬及其氧化物在生物質催化轉化領域的套用，對生物質基聚酯關鍵單體FDCA的規模化生產具有重要的參考價值。
