《離子液體中纖維素直接轉化為5-羥甲基糠醛催化反應研究》是依託浙江師範大學，由吳廷華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子液體中纖維素直接轉化為5-羥甲基糠醛催化反應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳廷華
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
5-羥甲基糠醛（HMF）是一種重要的化工中間體，通常用生物質單糖（果糖和葡萄糖）轉化製得，但單糖價格較高，且威脅糧食安全，而由非糧生物質纖維素直接轉化為HMF可解決此弊端。該項目擬用咪唑類離子液體溶解纖維素，加入一種同時固載磺酸基功能化離子液體和雜多酸鹽的雙功能催化劑，將纖維素的水解和脫水兩步反應串聯起來，一步製備HMF，結合NMR，FT-IR、UV-vis、液質聯用等表征方法，探索反應機理。該催化體系具有綠色環保、條件溫和、高效、催化劑可重複利用等特點，有望實現工業化生產。
結題摘要
生物質燃料和平台化合物因其可從儲量豐富、可再生和低污染的生物質資源中獲取成為有前途的化石燃料替代品。纖維素作為生物質中含量最為廣泛的一類原料，它的降解利用具有重要的實際意義。5-羥甲基糠醛(5-HMF)，由於其存在活性官能團羥基和甲醯基，可轉化為許多高附加值產品。本項目中，合成了多種功能化酸性離子液體催化降解纖維素轉化為HMF。在SO3H-離子液體-水/四氫呋喃(H2O-THF)雙液相體系中催化纖維素一步轉化為HMF，並探究了反應溫度、催化劑用量、含水量等條件對催化效率的影響，當THF相作為萃取相時，HMF的產率可達到58%。另外，為探索離子液體在降解糖類的過程中所起到的關鍵性作用以及反應機理，將研究目標從纖維素擴大到纖維二糖、蔗糖、麥芽糖甚至是葡萄糖以及果糖等單糖類分子，並在多種糖類的降解過程中分析表征過程中提出了糖類在離子液體中的降解機理。同時，製備了一系列不同負載量的負載型固體酸催化劑B2O3/ZrO2-Al2O3，考察了催化劑對葡萄糖的脫水性能。實驗結果表明，B2O3負載量為20 wt%時 (BZA-0.20),反應溫度150 oC ，反應時間4 h， 5-HMF的最高收率為41.2%。此外，還採用共沉澱和等體積浸漬的方法製備了一系列負載磷鎢酸型固體酸催化劑H3PW12O40(HPA)/TiO2-ZrO2，探究其催化葡萄糖製備5-HMF的活性。結果顯示，反應最佳條件為t=3 h, T=160oC，VNaCl(aq):VTHF=1:5，m催:m葡=1:5，1200 r/min。最優條件下5-HMF的收率為57.7%、選擇性為58.5%，葡萄糖轉化率為98.5%。這些催化劑及催化體系在低污染、高效生產HMF具有優秀的套用前景。
