生物质基固体酸催化剂的制备及其催化糖转化性能的研究

采用松果壳、花生壳、核桃壳及玉米秸秆等自然生物质为原料,通过不完全碳化-浓硫酸磺化两步制备生物质基固体酸催化剂,并将其用于油浴加热及微波条件下催化单糖转化为呋喃平台化合物实验中,两种加热方式下(150℃油浴8 h,160℃微波辅助10 min),获得的糠醛及5-羟甲基糠醛的收率作为其催化性能的评价指标。果糖转化实验中显示四种催化剂获得5-羟甲基糠醛的能力无明显差异,5-羟甲基糠醛收率均在70%左右。催化木糖及葡萄糖的活性均表现为核桃壳SC>松果壳SC>玉米秸秆SC>花生壳SC,其中核桃壳SC催化木糖制备糠醛收率可达55.38%,催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛收率可达23.31%。

磁性氧化铁/SO_4^(2-)生物质基固体酸催化剂合成及特性

利用聚乙二醇法和亚硫酸钠法制备磁性氧化铁颗粒,通过负载法合成磁性氧化铁/SO2-4生物质基固体酸催化剂,从磁性氧化铁颗粒的不同制备方法入手分析催化剂的合成及特性.以表面酸量、磁响应性能及催化水解微晶纤维素所得还原糖得率(DNS法)为指标考察催化剂的活性;利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)表征催化剂结构.结果表明:磁性氧化铁颗粒的合成方法对制备催化剂活性和结构有较大影响.其中,用亚硫酸钠法制备磁性颗粒合成的催化剂表面酸量大(1.13 mmol/g),还原糖得率高达30%,且制备工艺周期适中(2 970 min),催化剂的碳含量较高,负载的磁性氧化铁颗粒较多且与碳材料结合程度高,比表面积较大,孔道结构丰富;通过VSM分析可知:聚乙二醇法合成的催化剂为铁磁性材料,亚硫酸钠法合成的催化剂为亚铁磁性材料.

生物质碳基固体酸催化剂在纤维素水解中的研究进展

综述了生物质碳基固体酸催化剂催化纤维素水解的最新研究进展,首先介绍了催化剂制备的原料及方法,包括热解炭化-磺化法、硫酸炭化-磺化法、水热炭化-磺化法以及热解炭化-氧化-磺化法等,分析了催化纤维素水解的机理,简述了催化剂活性评价方法及促进水解反应的辅助方法,并展望生物质碳基固体酸催化剂在纤维素水解中的应用前景及发展方向。

生物质炭基磁性固体酸催化剂研究进展

从生物质炭基前驱体和磁性Fe_3O_4材料的制备技术方面综述了国内外生物质炭基磁性固体酸催化剂制备方法。总结了生物质炭基磁性固体酸催化剂的合成技术(吸附作用、负载作用、包埋技术和嫁接技术)和发展状况,着重介绍了化学共沉淀法和水热法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的生产工艺,并且简述了高温分解法和微乳法制备磁性Fe_3O_4材料及进一步合成生物质炭基磁性固体酸催化剂的现状;阐述了生物质炭基磁性固体酸催化剂催化木质纤维类生物质在水解反应、酯化反应、缩合反应等方面的应用进展。指出了生物质炭基磁性固体酸催化剂下一步的研究方向,并展望了今后的研究重点。

生物质炭基固体酸催化剂的研究

对生物质炭基固体酸催化剂的制备和应用研究进展进行综述。详细介绍以生物质为原料制备炭基固体酸催化剂的主要方法及其在催化反应中的具体应用,探讨这些制备方法和所得催化材料的优点和存在的问题,并展望生物质炭基固体酸催化剂今后的研究方向。

生物质热解油精制改性用固体酸催化剂研究进展

综述了近年来生物质热解油的精制改性中所用固体酸催化剂,包括SO42-/MxOy以及分子筛两大类,对其应用范围以及优缺点进行了分析比较。指出目前以固体酸为催化剂的生物质热解油提质方法主要是催化裂解和催化酯化。根据生物油中化学组成的特点,将极性基团(羧基、醛基)转化为稳定的非极性基团(酯基、缩醛)的化学改性方法是生物油改性具有潜力的发展方向。

碳基固体酸催化剂的制备及其催化合成生物柴油的性能研究

采用磷酸浸渍后进行炭化-磺化法,研究得到了以竹粉为代表的活性炭原料,优化合成碳基固体酸的方法。实验结果表明,以竹炭基固体酸为催化剂,在350℃,炭化时间2 h,磺化温度1 059℃,磺化时间4 h的情况下,所制备的催化剂性能最好。而该催化剂用量为10.1%(质量分数),醇酸物质的量比为10,酯化温度为65.5℃,酯化时间为2 h的酯化效率最高,可达98.2%。研究以竹粉为原料,利用生物质制备固态酸催化剂,其在生物柴油的合成中更有前景和竞争力。

固体酸催化体系在生物质制备5-羟甲基糠醛中的研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种重要增值化学品已经应用于各个领域。总结了近年来已发表的生物质转化为HMF中使用的均相催化剂和非均相催化剂(金属氧化物、金属磷酸盐、杂多酸、沸石、金属有机框架和碳基固体催化剂)。探讨了固体酸催化剂生物质催化制备HMF的研究进展。

生物质预处理提高炭基固体酸催化剂酯化效率的本质机理

研究亮点*竹粉经过稀硫酸预处理后制备的催化剂具有较高的催化活性;*稀硫酸与过氧化氢共同预处理竹粉有利于催化剂负载弱酸基团;*生物质的木质素含量与催化剂的磺酸负载量呈正相关。2背景在生物柴油的生产过程中,常使用液体酸用于催化酯化反应以降低原料油的酸值,这也会带来产物与催化剂难以分离、产生大量酸性废水以及催化剂腐蚀设备等问题。课题组前期将竹子与浓硫酸直接混合加热,通过原位磺化法合成了一种炭基固体酸催化剂。该催化剂负载丰富的磺酸基团(磺酸密度为1.43 mmol/g)与羧基、酚羟基等弱酸基团。在催化油酸与甲醇的酯化反应中表现出较高的活性。

碳基固体酸催化剂加压催化合成生物柴油

为了减少生物柴油制备过程中传统催化剂对环境的污染,开发新型固体催化剂具有重要意义。该文以纤维素为原料,采用碳化-磺化法制备了碳基固体酸催化剂,并利用SEM(scanning electron microscope)、BET比表面积测试法、XRD(X-ray diffraction)和NH3-TPD(NH3-temperature programmed desorption)对其结构进行表征。研究了碳基固体酸催化剂催化棕榈酸和甲醇通过酯化反应制备生物柴油的工艺条件,考察了不同醇酸摩尔比、反应时间、反应温度及催化剂用量对转化率的影响,并对比了加压条件下碳基固体酸催化剂与浓硫酸和对甲苯磺酸的催化活性。试验结果表明,当醇酸摩尔比10:1,反应温度110℃,反应时间2 h,碳基固体酸催化剂用量为棕榈酸质量的5%时,转化率可达到98.11%。在加压条件下,碳基固体酸的催化活性高于浓硫酸和对甲苯磺酸,且催化剂在使用4次后,转化率仍在60%以上。通过GC-MS分析得出制备的生物柴油甲酯质量分数为93.8%。该研究为纤维素基碳基固体酸制备生物柴油提供了依据。

铌基固体酸催化剂的制备及催化玉米芯制备糠醛性能研究综合教学实验设计

本实验设计合成了一系列铌基固体酸催化剂,并对催化剂材料进行理化性质表征和催化玉米芯转化制备糠醛性能评价。通过开展本实验,使学生初步掌握玉米芯制备糠醛的工艺过程及原理,了解催化剂的制备及表征方法。本综合性实验将化学工程与工艺专业本科生实验教学工作与指导教师的科研项目相结合,培养学生的创新思维方式及团队协作精神,提高学生的实践动手能力,启发学生的科研意识,为将来从事相关专业领域的工作打下良好的基础。

生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆液化工艺的研究

通过热化学液化法,以乙二醇、聚乙二醇、丙三醇的混合比例、催化剂种类、催化剂量、液化温度、液化时间为影响因素,液化率为指标,采用单因素试验和正交试验优化生物质基磁性固体酸催化玉米秸秆多组分溶剂液化工艺条件.利用最佳工艺条件下制备的玉米秸秆液化油替代多元醇制备聚氨酯发泡材料,对发泡体进行观察.结果表明,7个因素对玉米秸秆液化率影响的主次顺序为乙二醇量>聚乙二醇量>液化温度>液化时间>催化剂种类>丙三醇量>催化剂量,即最佳工艺条件为液化剂V(乙二醇)∶V(聚乙二醇)∶V(丙三醇)为1∶1.5∶1.5.在玉米秸秆基磁性固体酸作为催化剂,催化剂量为12 g,液化温度135℃,液化时间70 min的条件下,液化玉米秸秆得到最高液化率为72.3%;玉米秸秆液化油替代多元醇能够制备均匀的聚氨酯发泡材料.

磁性碳基磺酸化固体酸催化剂的制备及其催化水解纤维素

以纤维素和硝酸铁为原料,发烟硫酸为磺酸化试剂,采用热解法合成了磁性碳基磺酸化固体酸催化剂(Fe/C-SO3H).利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪和振动样品磁强计(VSM)等手段对催化剂进行了表征,评价了催化剂在纤维素水解反应中的催化活性.结果表明,Fe是以γ-Fe2O3的形式存在于碳本体中,催化剂呈现超顺磁性.对于纤维素的水解反应,在优化条件下,纤维素的转化率可达40.6%.此外,催化剂可稳定分散于反应体系中,并在外加磁场作用下可快速与反应体系分离.但催化剂重复使用时催化活性有所下降,其失活原因经初步认定是由于表面部分磺酸基团在反应过程中脱落.

碳基固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能研究

以对甲苯磺酸和葡萄糖为原料,采用一步碳化法制备新型碳基固体酸催化剂,以1,4-丁二醇双琥珀酸聚醚(3)正辛基混合双酯磺酸钠制备过程的双酯化反应Ⅱ为探针,考察了m(对甲苯磺酸)/m(葡萄糖)、碳化温度和碳化时间对催化活性影响,用TEM、BET、XRD、IR、元素分析、热重分析等对催化剂进行了表征。结果表明,在m(对甲苯磺酸)/m(葡糖糖)=1∶2、碳化温度210℃下碳化8 h,得到的碳基固体酸催化剂形成致密的含有多级孔道的聚环碳架结构,磺酸基含量为21.21%。反应酯化率达到95%以上,并且该催化剂具有良好的热稳定性和重复使用性。

磁性碳基固体酸催化剂的制备及其水解工艺优化研究

采用共沉淀法合成磁性Fe3O4,通过碳化磺化制备核壳结构的磁性固体酸催化剂Fe3O4/C-SO3H,并利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、元素分析等手段对催化剂特性进行表征分析。以催化玉米芯水解所得的木糖得率为评价指标,对磁性固体酸催化剂催化玉米芯水解工艺条件进行优化研究,得出最佳条件为反应时间10 h、反应温度140℃、催化剂用量1.5 g、固液比(g/mL)2∶50(玉米芯含量为0.5 g),此时木糖得率为51.01%。研究认为,磁性固体酸催化剂催化木质纤维素水解的反应过程为酸催化和吸附过程共同作用,木质纤维素是分级解聚逐步转化,利用两步操作能够最大程度的水解木质纤维素。

碳基固体酸催化剂的制备及催化合成油酸甲酯

以蔗糖和对甲基苯磺酸混合物为原料,采用水热法一步合成了碳基固体酸催化剂,用于催化油酸和甲醇酯化合成油酸甲酯。考察了催化剂用量、原料配比、反应时间及催化剂重复使用性等对酯化率的影响。结果表明,适宜反应条件为:催化剂用量为油酸质量的3.54%,醇酸摩尔比6∶1,反应时间7 h,酯化率可达94.96%。该催化剂尚具有一定的重复使用性。

碳基固体酸负载铂双功能催化剂的制备及其对硝基苯加氢制对氨基苯酚催化性能的研究

以几种廉价的碳水化合物为原料,采用水热合成法制备出几种碳基固体酸,以此为载体,采用化学还原法制备了一系列负载铂的双功能催化剂.采用FT-IR,SEM,XRD,酸碱中和滴定等分析方法对制备的样品进行了表征,将制备的双功能催化剂用于硝基苯加氢制对氨基苯酚反应.结果表明:制备的碳基固体酸为非晶态微球结构,酸度最大为0.73mmol/g.制备的双功能催化剂对硝基苯加氢制对氨基苯酚具有一定的催化性能.在以淀粉为碳源制备的固体酸负载的双功能催化剂作用下,在反应温度85℃和反应氢压0.4MPa的条件下反应10h,硝基苯转化率可达93.6%,对氨基苯酚的选择性为23.4%.

固体酸催化生物质制备乙酰丙酸酯的研究进展

综述了用固体酸催化生物质制备乙酰丙酸酯的研究成果和动态,主要阐述了用固体酸作催化剂制备乙酰丙酸酯的3种方法(即乙酰丙酸酯化法,生物质直接醇解法和糠醇醇解法),并对3种方法所涉及的反应路径、反应机理、催化性能进行了比较。最后指出用固体酸取代传统无机酸进行生物质直接醇解生成乙酰丙酸酯的工艺开发较具前景,并对今后的发展方向提出了相关建议。

碳基固体酸催化剂的制备及其催化性能的研究

以竹子为原料制备了碳基固体酸催化剂,将所制备的碳基固体酸催化剂用于油酸和甲醇的气相酯化反应,以油酸转化率为考察指标评价其催化性能。考察了碳化温度、磺化时间、磺化温度对碳基固体酸催化剂催化活性的影响,并对其重复使用性能及再生进行了研究。结果表明,碳基固体酸催化剂适宜的制备条件为:碳化温度200℃、磺化时间6h、磺化温度70℃;所制备的碳基固体酸催化剂用于酯化反应,油酸转化率为86.25%;催化剂反应后仍然保持块状结构,可重复使用,催化活性稳定,易于再生。

绿豆碳基固体酸催化剂的制备及其活性研究

以绿豆为原料,采用碳化-磺化法制备了一种新型碳基固体酸催化剂,对其理化特性进行了表征,并考察了其催化油酸甲酯化活性。研究表明,催化剂中硫元素含量为8.671%,傅里叶红外转换光谱验证了磺酸基功能团的存在。研究表明,较适宜的碳化时间为15 min,碳化温度为350℃,磺酸化时间为1 h,磺酸化温度为80℃。催化剂重复利用5次后及催化活性再生后再重复利用5次,催化转化率依然维持在68%左右。微波可以辅助催化油酸甲酯化反应的进行,微波功率为400 W,温度为65℃时,油酸甲酯化的转化率高达87%左右。总体而言,研究中自制绿豆碳基固体酸催化剂是一种性能稳定、绿色环保的固体酸催化剂,可在微波辅助固体酸法制备生物柴油的工业化生产中推广应用。