鉴于能源资源日益减少的问题,糖如5-羟甲基糠醛(5-HMF)和糠醛被认为是下一代能源需求的关键。这些糖最近被确认在石化和塑料工业中有潜在的应用。虽然正在努力寻找一种更便宜、更环保的生产5-HMF的方法,到目前为止,它一直是大多数研究人员所回避的问题。
为了寻求完全绿色的5-HMF合成,作者将硫酸氧化锆作为双功能催化剂,在水相中一锅转化葡萄糖为5-HMF。据观察,氧化锆可以使葡萄糖异构化为果糖,用硫酸氧化锆(SZ)将果糖脱水成5-HMF。作者试图利用他们以前在水介质中使用SZ的经验,并继续创造出第一个在水中生产5-HMF的双功能催化剂。通往圣杯的关键是调节硫酸的强度二ZrO二通过单一的双功能催化剂实现异构化和脱水。
通过调整金属上的硫酸盐负载,探索和调整了氧化锆的两性性质。由于表面硫酸盐的密度直接关系到催化剂的酸度。研究人员的广泛调查表明,氧化锆以单斜态存在,具有较大的路易斯碱位。在硫酸盐的加入下转化为更稳定的四方结构,并具有丰富的青铜酸位点。路易斯碱位点催化葡萄糖–>果糖异构化,而勃朗斯特德酸位点加速果糖–>5-HMF脱水。这一知识帮助他们将硫酸盐负荷优化到0.3毫升,这为葡萄糖–>果糖–>5-HMF转化提供了一个完美的平台。
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双功能SO四ZrO二葡萄糖生产5-羟甲基糠醛(5-HMF)的催化剂
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