【摘 要】
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乳酸及乳酸酯广泛应用在食品、化妆品及化学工业。作为生产生物可降解塑料、聚乳酸的原料。随着聚乳酸需求量的增加,乳酸及乳酸酯的需求量也不断增加。传统地,以葡萄糖或蔗糖为原料,采用微生物发酵法制备乳酸及乳酸酯。化学催化转化法是近年来开发的一种新方法,受到研究者们的广泛关注。以醇为溶剂,催化糖转化可以直接得到乳酸酯。多种催化剂被用来催化这一过程,其中,Sn-Beta分子筛对乳酸酯表现出优异的选择性。Sn-
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乳酸及乳酸酯广泛应用在食品、化妆品及化学工业。作为生产生物可降解塑料、聚乳酸的原料。随着聚乳酸需求量的增加,乳酸及乳酸酯的需求量也不断增加。传统地,以葡萄糖或蔗糖为原料,采用微生物发酵法制备乳酸及乳酸酯。化学催化转化法是近年来开发的一种新方法,受到研究者们的广泛关注。以醇为溶剂,催化糖转化可以直接得到乳酸酯。多种催化剂被用来催化这一过程,其中,Sn-Beta分子筛对乳酸酯表现出优异的选择性。Sn-Beta分子筛可通过水热合成和后合成法制备。水热合成Sn-Beta分子筛常在含氟体系中进行,合成的样品晶粒大,缺陷位少。但由于Sn4+的离子半径比Si4+大,导致结晶困难,需长时间晶化,且Sn引入量低。后合成法以Al-Beta分子筛为母体,通过脱Al补Sn的方法制得Sn-Beta分子筛,该法制备周期短,不使用有毒的氟化物,但制得的样品常含有大量的硅羟基缺陷位,导致催化葡萄糖等转化为乳酸酯时,选择性显著低于水热合成的样品。为了提高后合成法制备的Sn-Beta分子筛对催化葡萄糖等转化为乳酸酯的选择性,本文以后合成法制备的Sn-Beta为催化剂,考察了不同的氧化物助剂对葡萄糖转化为乳酸酯的影响,发现WO3能有效促进Sn-Beta催化葡萄糖转化为乳酸酯。葡萄糖在浓度为3.1 wt.%时,160 oC反应5 h,乳酸甲酯收率(MLA)由单独Sn-Beta为催化剂时的25%升高至52%。提高葡萄糖的浓度到10 wt.%,乳酸甲酯收率依然能达到38%。通过分步实验发现,WO3和Sn-Beta组成的二元催化剂能够降低葡萄糖转化为乳酸酯的决速步,即果糖反羟醛缩合生成C3糖的活化能,促进乳酸酯生成。表征发现,WO3小颗粒吸附在Sn-Beta表面,减少了Sn-Beta表面的硅羟基缺陷位,从而有利于果糖反羟醛缩合。循环实验表明,WO3和Sn-Beta组成的二元催化剂是稳定的,能够重复使用。
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