双功能锡多孔配位聚合物的合成及在催化葡萄糖制备HMF中的研究
5-羟甲基糠醛(HMF)是由生物质制备的一种重要的平台化合物，在燃料、医药、溶剂方面具有广泛的应用。葡萄糖来源广泛、价格低廉非常适于作为制备HMF的原料。目前由葡萄糖直接脱水制备HMF效率极低，因此可通过Lewis酸催化葡萄糖异构化为果糖并通过Br(o)nsted酸催化果糖脱水制备HMF。制备同时具有Lewis酸和Br(o)nsted酸活性位点的双功能催化剂，采用一锅法转化葡萄糖制备HMF，可避免中间产物的分离和纯化，促进葡萄糖转化。 本文采用5-磺酸基间苯二甲酸(5-SIP)为配体，通过溶剂热合成法制备了锡多孔配位聚合物(Sn porous coordination polymer，SnPCP)，SnPCP为同时具有Lewis酸和Br(o)nsted酸活性位点的双功能催化剂。通过扫描电镜观察发现SnPCP为密堆积球形固体颗粒。通过傅里叶红外光谱、X-射线光电子能谱、氮气吸附-脱附曲线及吡啶红外对SnPCP进行了表征，确定催化剂为同时含有Lewis酸和Br(o)nsted酸活性位点的含有微孔/介孔结构的催化材料。 通过对催化剂SnPCP的催化性能的研究，考察了催化剂制备温度、催化反应时间及温度、催化剂用量及溶剂用量等因素对HMF收率及葡萄糖转化率的影响。在催化剂制备温度为100℃时，反应温度及反应时间分别为150℃及5h时，HMF收率为39.4％。通过5次重复利用实验证明SnPCP催化稳定性良好。 为进一步提高HMF收率，本文通过溶剂热合成法制备了多巴胺功能化的MnO2(MnO2@PDA)负载的锡多孔配位聚合物MnO2@PDA@SnPCP。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、X-射线能谱、X-射线光电子能谱、氮气吸附-脱附曲线及吡啶红外对MnO2@PDA@SnPCP进行了表征，确定催化剂为同时含有Lewis酸和Br(o)nsted酸活性位点的含有微孔/介孔结构的催化材料。 通过对催化剂MnO2@PDA@SnPCP的催化性能的研究，考察了MnO2@PDA@SnPCP制备时多巴胺浓度、SnCl4浓度、催化反应时间及温度、催化剂用量、溶剂用量及溶剂种类等因素对MnO2@PDA@SnPCP催化转化葡萄糖制备HMF性能的影响。在150℃反应时间为5h，MnO2@PDA@SnPCP催化转化葡萄糖制备HM的收率最高为55.8％。通过MnO2@PDA与SnPCP的协同作用，MnO2@PDA@SnPCP催化转化葡萄糖制备HMF的效率高于SnPCP。通过5次重复利用实验表明MnO2@PDA@SnPCP催化稳定性良好。
锡多孔配位聚合物;合成工艺;催化性能;稳定性;葡萄糖;5-羟甲基糠醛
北京化工大学
硕士
化学工程
纪培军;付梦月
2017
中文
TQ426.8
79
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）