柠檬酸改性USY催化纤维素合成乙酰丙酸乙酯

2018-01-23何玉远戚小各徐艳丽

生物加工过程 2018年1期

常春，肖泽，何玉远，邓琳，戚小各，徐艳丽

(郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450001)

乙酰丙酸乙酯(ethyl levulinate，EL)是一种含有羰基和酯基的生物质基化学品，具有良好的反应特性，不仅被广泛应用于香料、溶剂和增塑剂等工业，而且被认为是一种新型的生物液体燃料[1](图1)。目前，由生物质原料合成EL的工艺主要包括：乙酰丙酸酯化法、5-氯甲基糠醛醇解法、糠醇醇解法和生物质一锅法等[2]。上述这些方法中，生物质一锅法因工艺简单、过程无废水、原料转化率高等优点，已成为生物质基EL合成研究的热点之一[3]。

图1 生物质基乙酰丙酸的合成与应用Fig.1 Synthesis and application of biomass-based levulinicacid

固体酸催化剂因环境友好、选择性高和可回收重复利用的优点，在乙酰丙酸酯绿色合成的研究中得到广泛应用。不同类型的固体酸催化剂，如：超强酸类、离子交换树脂类、金属盐类、杂多酸类和分子筛类等被研究报道[4-5]，其中，分子筛不仅具有良好的水热稳定性、独特的孔结构和酸性可调的特点，而且商品化程度较高，在生物质一锅法催化合成EL的研究中极具工业应用潜力[6]。

在本研究中，笔者首先筛选出柠檬酸改性的USY分子筛，并对其催化纤维素一锅法合成EL的工艺条件进行优化。同时，采用X线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积测试(BET)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附红外光谱(Py-IR)等对改性USY分子筛进行表征，以期为深入理解改性USY的催化机制提供参考依据。