葡萄糖制取5-羟甲基糠醛的催化剂制备及其性能研究任务书

 2022-03-23 07:03

1. 1. 毕业设计(论文)的内容、要求、设计方案、规划等

社会经济的快速发展,使我们步入了化石资源日益枯竭的时代,丰富、可再生、替代型的生物质资源转化也因此愈受关注。碳水化合物占据了生物质资源的大部分,将其转化为生物燃料和生物基化学品已成为该领域的研究热门。糠醛类物质(主要指5-羟甲基糠醛、糠醛和2,5-呋喃二甲酸,本项目主要以5-羟甲基糠醛为对象)是生产药物和聚合物的重要单体,被视为一种介于生物基糖化学和石油基工业有机化学之间的关键中间体,收录在美国能源部的10 4生物基平台化学品名单中。葡萄糖制取HMF的主反应由异构化反应和脱水反应两步连串反应构成,其中,两步反应中所使用的催化剂制备与性能研究至关重要。

从传统的制备方法来看,5-HMF对于原料的选择有很高的要求,一般仅限于果糖。国内外关于制备5-HMF的报道很多。Xinhua Qi等人在研究以硫酸化氧化锆为固体酸催化剂催化果糖制备5-HMF时发现:在丙酮-二甲亚砜溶剂中于180C的条件下反应20分钟后,果糖的转化率高达93.6%,5-HMF的产率达72.8%。Zehui Zhang等人在离子液体中利用微波辅助转化木质纤维素制备呋喃类化合物,5-HMF产率在45%-52%之间。Clement Lansalot-Matras等人研究了离子液体中果糖脱水制备5-HHF的反应,指出:当溶剂为1-丁基-3-甲基咪啤四氟硼酸盐(BMIM BF4),催化剂为Amberlyst-15时,5-HMF产率为50%。最新发现了两种金属氯化物IrCb和AuCl3-HCl作为催化剂在离子液体中催化果糖脱水制备5-HMF时显示出了显著的活性与选择性。另有研究表明:固体杂多酸盐能够有效催化果糖、葡萄糖制备5-HMF。近十年来,以葡萄糖为底物,在固体催化剂的催化作用下制备5-HMF的研究有了较大的进展。

研究内容:通过研究不同催化剂的性能,选择合适的催化剂,对葡萄糖催化制5-HMF的收率进行分析。

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2. 参考文献(不低于12篇)

[1] Leshkov Y R,Chheda J N,Dumesie J A.Phase modifiers promote efficient production of hydroxymethyl -furfural from frutose[J]. Science,2006,312(5782):1933-1937.

[2] Kuster B M F.5-Hydroxymethylfurfural(HMF),are view focussing on its manufacture[J]. Starch, 1990, 42(8)314-321.

[3] 岑沛霖,穆江华,赵春晖,等.从可再生资源获得新型绿色平台化合物乙酰丙酸的研究与开发[J]. 生物加工过程,2003,1(1)17-22.

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