果糖一步水热合成碳微球固体酸催化纤维素水解

纤维素水解是生物质资源转化利用中最关键的一步.通过硫酸浸渍活性炭方法制备的磺酸基功能化活性炭是目前纤维素水解反应中应用最为广泛的固体酸之一,但这种方法存在严重的环境污染问题.我们利用果糖的水热碳化,在150℃的温和条件下合成了一种新型的富含羧基和羟基的碳微球固体酸,在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[BMIM][Cl]溶剂体系中,该碳微球可以有效地将纤维素水解(130℃,反应3 h,还原糖产率45.6%).为了进一步提高碳微球固体酸的活性,以磺基水杨酸为共聚物,利用果糖的水热碳化反应,通过一步水热法合成了含有磺酸基的碳微球固体酸催化剂.系统研究了该催化剂作用下反应温度、反应时间、催化剂使用量、水的添加量以及纤维素起始浓度等因素对纤维素催化水解的影响.在[BMIM][Cl]溶剂中,纤维素水解的还原糖产率提高到了60.7%(130℃,反应90min),且催化剂循环5次后仍能保持良好催化活性.本工作利用果糖一步水热法制备碳微球固体酸,并将其应用于纤维素的高效水解,为生物质资源的高值化提供了一条新路径.

氨基功能化碳材料的水热制备及其对活性艳红K-2BP的吸附性能

以葡萄糖为前驱物,以氨水或谷氨酸为添加物,通过一步水热法制备出氨基功能化碳材料,并研究了这些碳材料对活性艳红K-2BP的吸附性能。结果表明,在葡萄糖水热过程中加入不同添加物可以得到不同形貌的碳材料(从微球到不规则形状)。当以只有葡萄糖为前驱物制备的碳微球作为K-2BP的吸附剂时,其对K-2BP的最大吸附量为6.28 mg/g。当在水热体系中加入氨水和谷氨酸作为共聚物后,两者会产生协同作用,使得到的碳材料对K-2BP的吸附性能大大提高,最大吸附量达到37.0 mg/g。单纯的葡萄糖水热体系得到的碳微球对K-2BP的吸附符合Langmuir吸附等温线,而氨基功能化的碳材料对K-2BP的吸附符合Freundlich吸附等温式,吸附过程符合准一级动力学模型。低的溶液pH有利于K-2BP的吸附。