
Citation: Xuejuan Cao, Huai Liu, Junnan Wei, Xing Tang, Xianhai Zeng, Yong Sun, Tingzhou Lei, Geng Zhao, Lu Lin. Effective production of γ-valerolactone from biomass-derived methyl levulinate over CuOx-CaCO3 catalyst[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2019, 40(2): 192-203. doi: S1872-2067(19)63270-5

CuOx-CaCO3催化剂高效催化生物质乙酰丙酸甲酯制备γ-戊内酯
本文通过草酸凝胶共沉淀法首次制备了(n)CuOx-CaCO3(n为Cu/Ca摩尔比)双功能催化剂,用于以甲醇为原位氢源,从生物质ML一锅制备GVL反应中.经筛选,(3/2)CuOx-CaCO3催化制备GVL的得率高达95.6%.利用各种表征手段分析了催化剂使用前后的组成和结构变化.结果显示,新制的CuOx-CaCO3催化剂中即可检测到Cu+的存在,且在使用过程中CaCO3可以有效阻止二价铜在氢气氛围下被完全还原成单质铜.对于该体系中的ML加氢,亚铜有着比单质铜更佳的催化性能.循环实验表明,(3/2)CuOx-CaCO3至少可以连续稳定使用8次,其催化活性没有明显损失.此外,在纤维素醇解产物中存在腐殖质的情况下,(3/2)CuOx-CaCO3催化剂仍能够有效催化纤维素醇解得到的ML加氢制备GVL.因此可以利用这个高效廉价的催化剂开发一种便捷的一锅两步法从木质纤维素生物质制备GVL,即将酸催化的纤维素醇解、甲醇重整、ML在甲醇溶剂中加氢三者整合起来.
English
Effective production of γ-valerolactone from biomass-derived methyl levulinate over CuOx-CaCO3 catalyst
-
Key words:
- γ-Valerolactone
- / Methyl levulinate
- / Hydrocyclization
- / Methanol reforming
- / Cellulose methanolysis
-
-
[1] D. Tilman, R. Socolow, J. A. Foley, J. Hill, E. Larson, L. Lynd, S. Pa-cala, J. Reilly, T. Searchinger, C. Somerville, Science, 2009, 325, 270-271.
-
[2] L. S. Ribeiro, J. J. Delgado, J. J. M. Órfão, M. F. R. Pereira, Appl. Catal. B, 2017, 217, 265-274.
-
[3] T. Chen, L. C. Peng, X. Yu, L. He, Fuel, 2018, 219, 344-352.
-
[4] Z. Yuan, Z. Zhang, J. Zheng, J. Lin, Fuel, 2015, 150, 236-242.
-
[5] C. G. Yoo, N. Li, M. Swannell, X. Pan, Green Chem., 2017, 19, 4402-4411.
-
[6] C. G. Yoo, S. Zhang, X. Pan, RSC Adv., 2017, 7, 300-308.
-
[7] D. F. Li, W. X. Ni, Z. S. Hou, Chin. J. Catal., 2017, 38, 1784-1793.
-
[8] K. Yan, Y. Y. Yang, J. J. Chai, Y. Lu, Appl. Catal. B, 2015, 179, 292-304.
-
[9] X. L. Du, Q. Y. Bi, Y. M. Liu, Y. Cao, H. Y. He, K. N. Fan, Green Chem., 2012, 14, 935-939.
-
[10] J. Q. Bond, D. M. Alonso, D. Wang, R. M. West, J. A. Dumesic, Science, 2010, 327, 1110-1114.
-
[11] S. G. Wettstein, D. M. Alonso, Y. Chong, J. A. Dumesic, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 8199-8203.
-
[12] E. I. Gurbuz, J. M. R. Gallo, D. M. Alonso, S. G. Wettstein, W. Y. Lim, J. A. Dumesic, Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 1270-1274.
-
[13] J. S. Luterbacher, J. M. Rand, D. M. Alonso, J. Han, J. T. Youngquist, C. T. Maravelias, B. F. Pfleger, J. A. Dumesic, Science, 2014, 343, 277-280.
-
[14] M. Al-Naji, A. Yepez, A. M. Balu, A. A. Romero, Z. Chen, N. Wilde, H. Li, K. Shih, R. Gläser, R. Luqueb, J. Mol. Catal. A, 2016, 417, 145-152.
-
[15] X. Tang, L. Hu, Y. Sun, G. Zhao, W. Hao, L. Lin, RSC Adv., 2013, 3, 10277-10284.
-
[16] X. Tang, H. Chen, L. Hu, W. Hao, Y. Sun, X. Zeng, L. Lin, S. Liu, Appl. Catal. B, 2014, 147, 827-834.
-
[17] X. Tang, X. Zeng, Z. Li, L. Hu, Y. Sun, S. Liu, T. Lei, L. Lin, Renewable Sustainable Energy Rev., 2014, 40, 608-620.
-
[18] E. I. Gürbüz, D. M. Alonso, J. Q. Bond, J. A. Dumesic, ChemSus-Chem, 2011, 4, 357-361.
-
[19] J. A. Melero, G. Morales, J. Iglesias, M. Paniagua, C. Lópezaguado, K. Wilson, A. Osatiashtiani, Green Chem., 2017, 19, 5114-5121.
-
[20] L. Landenna, A. Villa, R. Zanella, C. Evangelisti, L. Prati, Chin. J. Catal., 2016, 37, 1771-1775.
-
[21] S. G. Wettstein, J. Q. Bond, D. M. Alonso, H. N. Pham, A. K. Datye, J. A. Dumesic, Appl. Catal. B, 2012, 117-118, 321-329.
-
[22] Z. P. Yan, L. Lin, S. Liu, Energy Fuels, 2009, 23, 3853-3858.
-
[23] C. B. Chen, M. Y. Chen, B. Zada, Y. J. Ma, L. Yan, Q. Xu, W. Z. Li, Q. X. Guo, Y. Fu, RSC Adv., 2016, 6, 112477-112485.
-
[24] Z. Gao, C. Y. Li, G. L. Fan, L. Yang, F. Li, Appl. Catal. B, 2018, 226, 523-533.
-
[25] Z. Li, M. Zuo, Y. Jiang, X. Tang, X. Zeng, Y. Sun, T. Lei, L. Lin, Fuel, 2016, 175, 232-239.
-
[26] K. Hengst, M. Schubert, H. W. P. Carvalho, C. Lu, W. Kleist, J. D. Grunwaldt, Appl. Catal. A, 2015, 502, 18-26.
-
[27] X. Long, P. Sun, Z. Li, R. Lang, C. Xia, F. Li, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1512-1518.
-
[28] E. F. Mai, M. A. Machado, T. E. Davies, J. A. Lopez-Sanchez, V. Teixeira da Silva, Green Chem., 2014, 16, 4092-4097.
-
[29] I. Obregón, E. Corro, U. Izquierdo, J. Requies, P. L. Arias, Chin. J. Catal., 2014, 35, 656-662.
-
[30] K. Yan, A. Chen, Energy, 2013, 58, 357-363.
-
[31] X. Tang, L. Hu, Y. Sun, G. Zhao, W. Hao, L. Lin, RSC Adv., 2013, 3, 10277-10284.
-
[32] S. T. Yong, C. W. Ooi, S. P. Chai, X. S. Wu, Int. J. Hydrogen Energy, 2013, 38, 9541-9552.
-
[33] Z. H. Sun, G. Bottari, A. Afanasenko, M. C. A. Stuart, P. J. Deuss, B. Fridrich, K. Barta, Nat. Catal., 2018, 1, 82-92.
-
[34] T. D. Matson, K. Barta, A. V. Iretskii, P. C. Ford, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 14090-14097.
-
[35] L. Peng, L. Lin, H. Li, Ind. Crop. Prod., 2012, 40, 136-144.
-
[36] X. Tang, Z. Li, X. Zeng, Y. Jiang, S. Liu, T. Lei, Y. Sun, L. Lin, ChemSusChem, 2015, 8, 1601-1607.
-
[37] N. Habibi, H. Arandiyan, M. Rezaei, RSC Adv., 2016, 6, 29576-29585.
-
[38] L. C. Wang, Q. Liu, M. Chen, Y. M. Liu, Y. Cao, H. Y. He, K. N. Fan, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 16549-16557.
-
[39] E. D. Guerreiro, O. F. Gorriz, J. B. Rivarola, L. A. Arrúa, Appl. Catal. A, 1997, 165, 259-271.
-
[40] G. Geng, R. Wei, T. Liang, M. Zhou, G. Xiao, React. Kinet. Mech. Catal., 2016, 117, 239-251.
-
[41] J. Geboers, X. Y. Wang, A. B. de Carvalho, R. Rinaldi, J. Mol. Catal. A, 2014, 388, 106-115.
-
[42] J. Wu, Y. Shen, C. Liu, H. Wang, C. Geng, Z. Zhang, Catal. Commun., 2005, 6, 633-637.
-
[43] F. Yang, X. Bi, J. Magn. Magn. Mater., 2017, 312, 324-327.
-
[44] P. Anguita, J. M. García-Vargas, F. Gaillard, E. Iojoiu, S. Gil, A. Giroir-Fendler, Chem. Eng. J., 2018, 352, 333-342.
-
[45] N. Scotti, M. Dangate, A. Gervasini, C. Evangelisti, N. Ravasio, F. Zaccheria, ACS Catal., 2014, 4, 2818-2826.
-
[46] C. E. Chan-Thaw, M. Marelli, R. Psaro, N. Ravasio, F. Zaccheria, RSC Adv., 2013, 3, 1302-1306.
-
[47] X. Tang, X. Zeng, Z. Li, W. Li, Y. Jiang, L. Hu, S. Liu, Y. Sun, L. Lin, ChemCatChem, 2015, 7, 1372-1379.
-
[48] J. Zhu, Y. Tang, K. Tang, RSC Adv., 2016, 6, 87294-87298.
-
[49] I. van Zandvoort, Y. Wang, C. B. Rasrendra, E. R. H. van Eck, P. C. A. Bruijnincx, H. J. Heeres, B. M. Weckhuysen, ChemSusChem, 2013, 6, 1745-1758.
-
-

计量
- PDF下载量: 8
- 文章访问数: 898
- HTML全文浏览量: 77