金属掺杂SnO2纳米晶催化剂的制备及催化生物质糖到乳酸甲酯的研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaorixue
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
开发从生物质制备化学品的有效方法对于减少对化石燃料的依赖至关重要。糖类做为自然界中最丰富的可再生绿色资源,通过化学途径将其转化为高附加值的化学品,对缓解化石资源日益匮乏的状况和改善不断恶化的环境都具有十分重要的意义。在从生物质糖转化的各种化学品中,乳酸(LA)及乳酸甲酯(MLA)是一类非常重要的平台化合物,广泛应用于化妆品、食品添加剂、医药、涂料等领域,并且,从LA开始的系列衍生物也具有广阔的应用前景。近年来,开发绿色、环保、高效的非均相催化方法催化生物质糖转化为乳酸甲酯引起了研究者的广泛关注。本文利用溶胶凝胶法分别制备Fe掺杂SnO2固体酸催化剂、Mg掺杂SnO2固体酸/碱两性催化剂,通过TEM、XRD、XPS、Raman等技术对催化剂进行了结构表征,通过Py-IR、NH3-TPD、CO2-TPD等技术对催化剂进行了酸、碱性能表征。通过计算生物质糖的转化率和由糖转化为乳酸甲酯的产率考察催化剂的催化活性。  本研究主要内容包括:⑴利用溶胶凝胶法制备出Fe掺杂SnO2固体酸催化剂,相比于纯SnO2晶体,产生明显的Lewis酸位点及Bronsted酸位点。通过调节掺杂量,煅烧温度等制备条件可调控出最佳的酸强度、酸总量。最佳制备条件为:nFe/n(Fe+Sn)=20%(摩尔比)、煅烧温度500oC、煅烧时间3 h。通过一系列结构表征结果表明,Fe以Fe3+均匀掺杂进入SnO2晶格,增大纳米晶比表面,增加活性位点,在最佳制备条件下,比表面为83 m2/g、孔径为2.03 nm、中强酸总量达19.24 mL/g。催化剂用于催化生物质糖转化为乳酸甲酯的最优反应条件是:0.16 g催化剂、0.22 g底物、160 oC下反应20 h,分别以蔗糖、果糖和葡萄糖为底物,乳酸甲酯产率分比为44%、52%和35%。以葡萄糖为底物,催化剂重复使用6次后产率仍无明显下降趋势。主要副产物为丙酮醛缩二甲醇(PADA)。得出结论为:中等强度的酸对乳酸甲酯的产率影响最大。⑵以溶胶凝胶法制备出Mg掺杂SnO2酸碱两性固体催化剂,通过一系列结构和性能表征可知,Mg以Mg2+的形式掺杂进SnO2晶格中,与纯SnO2晶体相比,除了新产生的丰富的Lewis酸、Bronsted酸性位点外,同时还产生了碱性位。通过掺杂量、煅烧温度、煅烧时间的调节可调控出最佳的酸、碱强度,酸、碱总量。nMg/n(Fe+Sn)=20%(摩尔比),500 oC煅烧3 h为最佳制备条件。在此条件下,比表面为58 m2/g、孔径为8 nm、弱酸总量达12.73 mL/g,酸总量达15.56 mL/g,强碱含量为0.41 mL/g。通过优化催化条件,最佳催化条件为0.22 g底物,0.14 g催化剂,在20 mL甲醇溶液中,180 oC反应20 h,分别以蔗糖、果糖、葡萄糖为底物,MLA产率分别为72%、57%、55%。且循环使用8次后产率无下降趋势。主要副产物为丙酮醛缩二甲醇(PADA)、乙醇酸甲酯(GA)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)及糠醛,但后二者产率极低。经酸碱协同催化,乳酸甲酯产率得到大幅度提高,且发现弱酸含量越多且酸总量越大、强碱含量越多时其催化性能越好。
其他文献
黄柏(Cortex Phellodendri)为芸香科(Rutaceae)黄檗属(Phellodendron Rupr.)植物黄皮树(P.chinense Schneid.)和黄檗(P.amarense Rupr.)的干燥树皮,是著名的川产地道药材之一
本研究首次对罗布泊地区的嗜碱细菌进行分离,测定其生理特性,明确群落结构和多样性,针对重要的功能酶筛选产酶菌株,了解其酶学特性,不仅可以丰富我国嗜碱微生物物种资源库和基因库,而且为嗜碱菌资源的开发利用和逆抗基因的发掘奠定科学基础,具有重要的理论和实践意义。研究结果表明,从新疆罗布泊“大耳朵”地区的湖盆沉积物中分离得到151个嗜(耐)碱细菌菌株,其中专性嗜碱菌、兼性嗜碱菌和耐碱菌的比例分别为29.8%
小菜蛾(Plutellaxylostella)属鳞翅目菜蛾科,是十字花科蔬菜的重要害虫。自1758年林奈定名以来,被认为是分布最广的鳞翅目昆虫。20世纪40年代以后,许多国家和地区小菜蛾上升为主
学位
Wolbachia是一种广泛存在于节肢动物体内的胞内共生菌,早期研究表明节肢动物中约16%的物种被感染。近来根据Long-PCR等检测手段发现约76%的物种感染Wolbachia,同时发现不少寄主感
大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉引起的一种重要的大豆病害,在大豆主产区造成严重的经济损失。由于大豆疫霉菌毒力变异快,给抗病品种的选育和布局带来困难。本研究主要包括以下方