低共熔溶劑中固體酸催化糖類制備5-HMF的研究.pdf

1、由糖類制備5-羥甲基糠醛（5-HMF）是當(dāng)今生物質(zhì)資源利用的研究熱點(diǎn)。5-HMF作為一種極為重要的平臺化合物，在燃料、精細(xì)化學(xué)品、醫(yī)藥、高分子材料等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前由糖類脫水制備5-HMF的研究熱點(diǎn)主要集中在以咪唑類離子液體為溶劑、金屬氯化物為催化劑方面。但是常規(guī)離子液體存在制備過程繁瑣、造價昂貴的缺點(diǎn)，金屬氯化物催化劑存在不易回收、嚴(yán)重環(huán)境污染、工藝要求較高等問題。本文在低共熔溶劑（DES）中，利用固體酸催化劑對糖類（

2、葡萄糖、果糖）制備5-HMF進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并提出反應(yīng)萃取的方法來提高5-HMF的收率。
　　本文利用共沉淀-浸漬法制備了 SO42-/ZrO2-Al2O3固體酸催化劑，利用Hammett指示劑法、FT-IR、XRD、BET、SEM等分析測試手段對催化劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明SO42-被成功地引入到固體酸催化劑中，賦予固體酸超強(qiáng)的酸性；固體酸催化劑的酸強(qiáng)度與焙燒溫度有關(guān)，焙燒溫度為500℃時，固體酸催化劑的酸性最強(qiáng)

3、；Al2O3的引入使ZrO2更多地穩(wěn)定在四方晶型結(jié)構(gòu)，提高了催化劑的穩(wěn)定性和酸性，而且催化劑的比表面積隨著 Al2O3量的增多而增大。
　　研究了在4種低共熔溶劑中以SO42-/ZrO2-Al2O3固體酸為催化劑催化果糖制備5-HMF。對萃取劑和低共熔溶劑的研究表明：乙酸乙酯為最優(yōu)萃取劑，氯化膽堿（ChoCl）/草酸型低共熔溶劑為最優(yōu)反應(yīng)溶劑。當(dāng)V（DES）/V(乙酸乙酯)=2:3、Zr-Al摩爾比1:1、反應(yīng)溫度80℃、反應(yīng)時間

4、20 min、催化劑用量為20 mg、果糖初始用量為0.1 g時，5-HMF的收率最高達(dá)91.3％，乙酸乙酯起到了很好的反應(yīng)中萃取的作用。
　　研究了在4種低共熔溶劑中以SO42-/ZrO2-Al2O3固體酸為催化劑催化葡萄糖制備5-HMF。結(jié)果表明：氯化膽堿/草酸型低共熔溶劑對葡萄糖脫水制備5-HMF最有利，當(dāng)Zr-Al摩爾比為1:3、140℃下反應(yīng)20 min、葡萄糖初始用量0.1 g、催化劑用量為30 mg時，5-HMF的收