介孔磷酸铌一锅法高效催化木糖制备糠醛

李相呈 张宇 夏银江 胡必成 钟霖 王艳芹 卢冠忠

引用本文: 李相呈, 张宇, 夏银江, 胡必成, 钟霖, 王艳芹, 卢冠忠. 介孔磷酸铌一锅法高效催化木糖制备糠醛[J]. 物理化学学报, 2012, 28(10): 2349-2354. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207312 shu
Citation:  LI Xiang-Cheng, ZHANG Yu, XIA Yin-Jiang, HU Bi-Cheng, WANG Yan-Qin, LU Guan-Zhong. One-Pot Catalytic Conversion of Xylose to Furfural on Mesoporous Niobium Phosphate[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(10): 2349-2354. doi: 10.3866/PKU.WHXB201207312 shu

介孔磷酸铌一锅法高效催化木糖制备糠醛

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20973058) (20973058)

    中央高校交叉学科与重大项目培育基金资助项目 

摘要:

木糖转化到糠醛一般包括两步: 首先在酶、碱或路易斯(L)酸的催化作用下异构化木糖到木酮糖, 接下来木酮糖在酸的作用下脱水得到糠醛. 针对木糖水相脱水一步制备糠醛, 利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 借助软模板合作策略制备了一种抗水的新型固体酸催化剂, 介孔磷酸铌, 并利用X射线衍射(XRD)、N2吸脱附、透射电镜(TEM)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附傅里叶变换红外(Py-FTIR)光谱对材料的结构和酸性质进行了表征. 研究发现介孔磷酸铌不仅具有很高的比表面积(>200 m2·g-1), 比较窄的孔径分布(3.5nm), 同时还具有很强的L酸性和布朗斯特(B)酸性. 通过L酸催化的木糖异构化为木酮糖/来苏糖和B酸催化的木酮糖/来苏糖进一步脱水得到糠醛, 实现了一步由木糖到糠醛的高效转化. 为了优化反应条件, 考察了水溶液中反应温度、投料质量比及反应时间对木糖转化率和糠醛收率的影响, 在最佳的反应条件下, 木糖的转化率为96.5%, 糠醛的收率达49.8%. 进一步地, 为了提高收率且易于分离, 利用4-甲基-2-戊酮(MIBK)/NaCl水溶液(体积比为7:3)作为反应混合溶剂, 使糠醛收率提高到68.4%.

English

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  • 发布日期:  2012-09-26
  • 收稿日期:  2012-06-11
  • 网络出版日期:  2012-07-31
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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