改进后处理法制备Sn-Beta分子筛催化葡萄糖转化制备乳酸酯研究

发布时间：2017-07-18 07:25

  本文关键词：改进后处理法制备Sn-Beta分子筛催化葡萄糖转化制备乳酸酯研究

  更多相关文章： 乳酸甲酯 葡萄糖 Sn-Beta 分子筛 多级孔结构 后合成法

【摘要】：随着全球经济的不断发展,以石油为主的化石资源正在被迅速消耗。由于化石资源的不可再生性及使用化石资源对生态环境的严重破坏,开发新的可持续的绿色清洁替代资源已成为当前的紧迫任务。近年来,由来源广泛的可再生的生物质制备燃料和化学品受到广泛关注。糖类是组成生物质的主要成分,以糖类为原料制备的平台化合物主要有乳酸、乙酰丙酸、羟甲基糠醛等。其中,乳酸及乳酸酯作为常见的化学品、食品添加剂和绿色溶剂在工业中被广泛应用;还被用于合成需求量逐年增加的生物可降解塑料聚乳酸。目前工业上主要用微生物发酵法合成乳酸及乳酸酯,但是这种方法存在成本高、时空收率低等缺点。越来越多的研究者开始探索简单环保的化学方法,从糖类出发,得到乳酸及乳酸酯。C6糖来源广泛、价格低廉,以其为原料更符合经济型社会发展的要求。水热合成的Sn-Beta分子筛(Sn-Beta-F)被认为是催化C6糖转化为乳酸酯的最好催化剂,但是水热合成法制备Sn-Beta分子筛比较困难,通常所需晶化时间长,且使用大量昂贵的有机模板剂和有毒的HF作为矿化剂。常规后处理法制备Sn-Beta分子筛(Sn-Beta-p)时,虽然能克服这些缺点,但是将Sn-Beta-p用于催化C6糖转化时,对乳酸及乳酸酯的选择性较低。本文在常规后处理法的基础上,采用无氟体系,用改进后处理法制备了Sn-Beta分子筛(Sn-Beta-p-x)。改进后处理法采用少量的有机模板剂四乙基氢氧化铵(TEAOH)对Sn-Beta-p进行水热处理。处理后,催化葡萄糖转化时,乳酸甲酯(MLA)的收率从22%提高到58%,高于水热合成的Sn-Beta-F分子筛(47%)。用XRD、XRF、N2物理吸附、SEM、TEM、热分析、UV-vis、ICP-AES、吡啶吸附FT-IR、NH3-TPD等手段,表征了水热处理前后Sn-Beta分子筛的物理化学性质的变化。结果表明,在水热处理过程中,TEAOH一方面作为结构导向剂对Sn-Beta-p分子筛中的缺陷位进行修复,另一方面作为碱对分子筛进行脱硅产生介孔结构,在这种双重作用下,得到了缺陷位少的多级孔Sn-Beta分子筛。本文还揭示了水热处理前后Sn-Beta分子筛物理化学性质的变化,对葡萄糖转化为乳酸酯反应的3个主要步骤,包括葡萄糖异构为果糖、果糖反羟醛缩合生成三碳糖和三碳糖异构为乳酸酯的影响。发现羟基缺陷位对葡萄糖异构为果糖和三碳糖异构为乳酸酯具有促进作用,而对决速步果糖反羟醛缩合生成三碳糖具有抑制作用。消除羟基缺陷位,有利于果糖反羟醛缩合反应,所以有利于乳酸酯收率的提高。介孔的存在有利于反应物和产物的扩散传质,也有利于乳酸酯的生成。
【关键词】：乳酸甲酯 葡萄糖 Sn-Beta 分子筛 多级孔结构 后合成法
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ225.24
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 文献综述11-37
• 1.1 引言11-12
• 1.2 合成乳酸酯催化剂的研究现状和催化性能12-31
• 1.2.1 均相催化剂催化六碳糖到乳酸(酯)13-17
• 1.2.2 多相催化剂催化六碳糖到乳酸(酯)17-31
• 1.2.2.1 金属氧化物催化剂17-19
• 1.2.2.2 固体碱催化剂19-21
• 1.2.2.3 Sn-Beta分子筛催化剂21-28
• 1.2.2.4 其它分子筛催化剂28-31
• 1.3 论文研究思路31-32
• 参考文献32-37
• 第二章 实验部分37-47
• 2.1 实验原料、试剂和仪器37-38
• 2.1.1 主要原料与试剂37
• 2.1.2 实验仪器37-38
• 2.2 催化剂的制备38-39
• 2.2.1 脱铝Beta分子筛的制备38
• 2.2.2 Sn-Beta-p分子筛的制备38
• 2.2.3 Sn-Beta-p-x分子筛的制备38
• 2.2.4 Sn-Beta-p-H分子筛的制备38-39
• 2.2.5 水热合成Sn-Beta-F分子筛的制备39
• 2.3 催化剂的表征39-41
• 2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）39
• 2.3.2 X射线荧光光谱分析（XRF）39
• 2.3.3 比表面积及孔分布测定39-40
• 2.3.4 傅里叶变换红外光谱（FTIR）40
• 2.3.5 紫外可见光谱（UV-vis）40
• 2.3.6 扫描电镜（SEM）40
• 2.3.7 透射电镜（TEM）40
• 2.3.8 热分析（TG/DSC）40
• 2.3.9 程序升温氨脱附测定（NH3-TPD）40-41
• 2.3.10 电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）41
• 2.4 糖转化反应体系41-42
• 2.4.1 糖转化的反应41
• 2.4.2 糖转化反应物与产物的测定41-42
• 2.4.3 糖转化率和产物收率的分析和计算42
• 2.5 标准工作曲线的绘制42-47
• 2.5.1 木糖标准工作曲线42-43
• 2.5.2 甘露糖标准工作曲线43-44
• 2.5.3 甲基葡萄糖苷标准工作曲线44-45
• 2.5.4 乳酸丁酯标准工作曲线45-47
• 第三章 改进后处理法制备Sn-Beta分子筛催化葡萄糖转化制备乳酸酯47-82
• 3.1 引言47-48
• 3.2 Sn-Beta分子筛在生物质糖转化制备乳酸酯反应中的催化性能48-54
• 3.2.1 不同方法制备的Sn-Beta分子筛催化活性比较48-49
• 3.2.2 改进后处理法晶化时间对分子筛催化性能影响49-50
• 3.2.3 改进后处理法中模板剂浓度对分子筛催化性能的影响50-51
• 3.2.4 改进后处理法中固液比对分子筛催化性能的影响51
• 3.2.5 改进后处理法制备的Sn-Beta分子筛的适用范围和使用范围51-54
• 3.3 催化剂的表征结果54-69
• 3.3.1 XRD表征结果55-57
• 3.3.2 SEM表征结果57-59
• 3.3.3 TG/DSC表征结果59-61
• 3.3.4 羟基区红外表征结果61-62
• 3.3.5 ICP-AES表征结果62-63
• 3.3.6 UV-vis表征结果63-65
• 3.3.7 N_2物理吸附表征结果65-66
• 3.3.8 TEM表征结果66-67
• 3.3.9 吡啶红外表征结果67-68
• 3.3.10 NH_3-TPD表征结果68-69
• 3.4 三种分子筛的结构与催化葡萄糖到MLA性能之间的关系69-78
• 3.4.1 葡萄糖的异构化反应70-71
• 3.4.2 果糖的反羟醛缩合反应71-77
• 3.4.3 C3糖的异构化反应77-78
• 3.5 稳定性和循环使用性78
• 3.6 小结78-79
• 参考文献79-82
• 第四章 结论82-83
• 致谢83-84
• 个人简历84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 鲁战光,鲁玉华,杨晓燕,文丽荣,张积树;电解葡萄糖合成山梨醇及葡萄糖酸[J];青岛化工学院学报(自然科学版);2002年02期

2 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张建芬;郑裕国;沈寅初;;葡萄糖3-脱氢酶的产酶培养条件研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（上）[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 边静静;改进后处理法制备Sn-Beta分子筛催化葡萄糖转化制备乳酸酯研究[D];郑州大学;2016年

2 易玮;基于碳纳米管杂化材料无酶葡萄糖电化学传感器的研究[D];湘潭大学;2014年

3 欧阳四余;负载型氯化铝催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的研究[D];湖南师范大学;2015年

，

本文编号：556609