新型固体酸催化剂的制备及其在甘油丙酮缩醛反应中的应用

发布时间：2021-03-29 09:01

　　生物柴油是一种先进的生物燃料,具有可再生、清洁、燃烧性能优良等优势,是传统化石柴油的有效补充。使用生物柴油能有效地减少人类对化石燃料的依赖、增加就业、改善环境质量。由于生物柴油产业的迅猛发展,副产物甘油的生成量也随之快速增加,将甘油转化成为高附加值的化学品已成为研究的热点。在已有文献报道的众多研究工作中,甘油缩醛反应是最近刚刚引起人们关注的一个新方向。甘油丙酮缩醛反应是一个典型的酸催化反应,主要生成两种同分异构体,2,2-二甲基-1,3-二氧五环-4-甲醇和2,2-二甲基-1,3-二氧六环-5-醇,其中主要产物为五元环产物,通常被称为丙酮缩甘油（solketal）。甘油与丙酮的缩醛反应是一个可逆的放热反应,反应中有水生成,而水的存在对反应的进行和催化剂的稳定性都有严重的抑制。因此,寻找具有合适酸度和耐水型的固体酸催化剂具有重要的意义。本文采用不同的方法制备了多种类型的固体酸催化剂,详细考察了这些催化剂在甘油丙酮缩醛反应中的活性规律,优化了反应工艺,使用多种手段对催化剂组成、结构、形貌和表面特性进行了详细的表征,并进一步分析了催化剂的结构与其性能之间的关系、提出了催化剂的作用机理。论文取... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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图１．１脂肪酸三甘油酯与甲醇发生酯交换反应

?浙江大学博士学位论文???１．２甘油转化的研究现状??甘油，化学名丙三醇，是一种简单的多元醇。甘油无色无味、粘稠、可食用、??无毒，熔点１７．８?°Ｃ，沸点２９０?°Ｃ，能与水、乙醇混溶，可生物降解，可作为保??湿剂、甜味剂和增稠剂，广泛应用于食品和制药中。??甘油具有伯羟基和仲羟基两种活泼的基团，是一种高度功能化的平台化合物。??从生物柴油生产得到的副产物粗甘油产量巨大，但其质量参差不齐，价格低廉，??提纯成本高昂。甘油可以直接作为燃料，但其热值低。精制后的甘油可以作为一??种平台化合物，通过不同的工艺可以生产氢气、乙醇、丙烯醛、丙酮醇、１，２－丙??二醇、１，３－丙二醇、碳酸二甲酯、甘油酯、二羟基丙酮、甘油酸、乳酸、甘油缩??醛（图１．２）等具有重要应用前景的化学品［３］。??

１．２．３甘油氧化??甘油是一种高度功能化的平台化合物，一条重要的转化途径就是将其转变为??高附加值的含氧衍生物。甘油的氧化反应过程复杂，可以生成多种产物（图１．４），??如二羟基丙酮（ＤＨＡ）、甘油酸（ＧＬＹＡＣ）、羟基丙酮酸（ＨＹＰＡＣ）、丙酮二酸??（ＭＥＳＡＣ）、丙醇二酸（ＴＡＲＡＣ）、乳酸等［３９］。这些产品是精细化学和聚合物生??产中的中间体，具有较高的附加值。由于甘油分子高度功能化，在一定条件下即??可被常用的廉价清洁氧化剂氧化，如氧气、过氧化氢、空气等。在实际的反应过??程中，得到的产物主要以某个特定的产物为主，其余多种产物为副产物。因此，??研究者关心的问题是如何制备和得到对某一特定产物具有高选择性的催化剂，控??制甘油的选择性氧化反应过程。??１９９３年，Ｋｉｍｕｒａ等人就开展了发表了甘油氧化方面的探索，他们使用商业??化的Ｐｔ／Ｃ催化剂，发现在５０°Ｃ，?ｐＨ?＝?２－４，?ｇｌｙｒｅｃｏｌ／Ｐｔ?＝?８４２．４下，甘油的转化??率可达３７％，甘油酸选择性为１９．４％。但由于反应中没有加碱，甘油的转化率比??较低［４（）］。Ｇａｒｃｉａ等人进而研究了?ｐＨ对甘油选择性氧化的影响


本文编号：3107302