温和条件下催化生物基多羟基化合物合成有机酸酯

发布时间：2023-04-06 19:43

　　化石资源的不断消耗导致一系列环境问题日益严重,寻找可以补充或部分替代化石资源的清洁、可再生资源对实现社会可持续发展具有重要意义。生物质资源在自然界中储量丰富,再生周期短,并且在其循环利用过程中能实现二氧化碳零排放,是一种理想的替代资源。由于生物质结构中存在大量含氧官能团,在其转化过程中,往往存在大量的多羟基化合物。由生物基多羟基化合物转化制备高附加值的有机酸(酯)能充分利用结构中的氧,引起了研究者的广泛关注。本文基于生物柴油副产物丙三醇(GLY)及其氧化产物1,3-二羟基丙酮(DHA)的三碳结构,通过设计高效催化体系,实现乳酸酯和丙酮酸酯的绿色合成。由丙三醇转化合成乳酸甲酯主要包含两个步骤:(1)丙三醇氧化生成1,3-二羟基丙酮;(2)1,3-二羟基丙酮经脱水-醇加成-异构转化为乳酸甲酯。因此,设计的催化剂需要同时含有氧化活性位点和脱水-加成-异构活性位点。本文以Au/Cu O提供氧化活性位点,以Sn-β分子筛提供异构活性位点,制备Au/Cu O-Sn-β催化剂,在低温无碱的条件下,实现催化丙三醇转化制备乳酸甲酯。首先考察了Sn源和Sn含量等合成条件对Sn-β分子筛催化性能的影响,结果...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 引言
        1.1.1 丙三醇和1,3-二羟基丙酮
        1.1.2 乳酸和丙酮酸
    1.2 催化丙三醇制备乳酸(酯)的研究现状
        1.2.1 均相催化丙三醇制备乳酸
        1.2.2 多相催化丙三醇制备乳酸
    1.3 催化丙三醇及1,3-二羟基丙酮合成丙酮酸(酯)的研究现状
    1.4 研究思路
第二章 实验部分
    2.1 实验原料与试剂
    2.2 催化剂的制备
    2.3 催化剂的表征
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 透射电镜(TEM)
        2.3.3 紫外光谱(UV-vis)
        2.3.4 傅里叶变换红外光谱(FT-TR)
        2.3.5 N₂物理吸附(BET)
    2.4 催化剂的活性评价
        2.4.1 催化丙三醇制备乳酸甲酯
        2.4.2 催化1,3-二羟基丙酮制备丙酮酸甲酯
        2.4.3 反应物及产物的含量测定
        2.4.4 计算方法
    2.5 标准工作曲线
        2.5.1 催化丙三醇制备乳酸甲酯工作中反应物及产物标准工作曲线
        2.5.2 催化1,3-二羟基丙酮制丙酮酸甲酯中反应物及产物的标准工作曲线
第三章 Au/CuO-Sn-β低温下催化丙三醇制备乳酸甲酯
    3.1 引言
    3.2 催化剂的制备
        3.2.1 Sn-β的制备
        3.2.2 Au/CuO的制备
        3.2.3 Au/CuO-Sn-β的制备
    3.3 Sn-β的合成条件对1Au/9CuO+Sn-β混合催化剂催化性能的影响
        3.3.1 以SnCl₄为Sn源,Sn含量对1Au/9CuO+Sn-β催化性能的影响
        3.3.2 以SnC₂O₄为Sn源,Sn含量对1Au/9CuO+Sn-β催化性能的影响
        3.3.3 以C₁₂H₂₀O₄Sn为Sn源,Sn含量对1Au/9CuO+Sn-β催化性能的影响
        3.3.4 Sn-β合成凝胶中水量对1Au/9CuO+Sn-β催化性能的影响
        3.3.5 Sn-β的放大合成对Au/9CuO+Sn-β催化性能的影响
    3.4 Au/CuO的合成条件对Au/CuO-Sn-β催化性能的影响
        3.4.1 CuO含量对Au/CuO-Sn-β催化性能的影响
        3.4.2 Au含量对Au/CuO-Sn-β催化性能的影响
    3.5 反应条件对Au/CuO-Sn-β催化性能的影响
    3.6 本章小结
第四章 低温下催化1,3-二羟基丙酮转化为丙酮酸甲酯
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备
        4.2.1 TS-1的制备
        4.2.2 Sn-β和Sn-USY的制备
    4.3 表征结果与讨论
        4.3.1 X射线粉末衍射(XRD)
        4.3.2 固体紫外可见漫反射光谱(UV-vis)
        4.3.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        4.3.4 N₂物理吸附(BET)
    4.4 Sn-β和Sn-USY对DHA转化为MLA的性能影响
    4.5 混合Sn-β和TS-1对DHA转化为MPA的性能影响
        4.5.1 甲醇体积对50℃下DHA转化为MPA的影响
        4.5.2 Sn-β含量对DHA转化为MPA的影响
        4.5.3 TS-1量对DHA向MPA转化的影响
        4.5.4 过氧化氢量对DHA转化为MPA的影响
        4.5.5 反应温度对DHA转化为MPA的影响
        4.5.6 反应时间对DHA转化为MPA的影响
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
个人简历、在校期间发表的学术论文和研究成果
致谢



本文编号：3784301