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分子筛上糖类催化转化的核磁共振研究

2021-01-19齐国栋叶晓栋

高等学校化学学报 2021年1期

齐国栋,叶晓栋,3,徐 君,2,邓 风

(1.中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,武汉物理与数学研究所,波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉430071;2.华中科技大学武汉国家光电研究中心,武汉430074;3.中国科学院大学,北京100049)

解决全球石油危机和气候变化等问题的根本途径是将能源结构从化石能源向可再生能源转化,这是21世纪能源领域的重大挑战[1]. 生物质来源于植物的光合作用,是取代石油等不可再生资源以提供能源、材料以及精细化学品的绿色来源[2]. 纤维素是自然界最丰富的生物质资源[3,4],其可高效解聚为葡萄糖、果糖和木糖等糖类,因此糖类的高效利用是生物质转化的重要研究方向[5]. Dumesic 等[6,7]和Gu等[8]将糖类通过异构化、脱水等过程转化为平台化合物(糠醛等),然后通过现有成熟的工业化过程转化为燃料或精细化学品开辟了糖类高效利用的新途经. 在众多催化体系中,无机酸、离子液体和氧化物等催化剂均可将糖类转化为糠醛或其它高附加值化合物[9,10]. 近年来,以Sn-Beta 为代表、具有Lewis酸性的分子筛在糖类异构化[11~13]和向平台化合物转化[14,15]的反应中表现出优异的性能,被认为是最具工业化前景的催化剂. Lewis 酸性分子筛的结构与性能不仅影响糖类转化反应的活性和选择性,还可以调控催化反应途径,是高活性催化剂开发和催化工艺设计中亟待解决的关键科学问题[16,17]. 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是催化剂结构表征、催化反应机理研究和催化反应产物分析的强有力工具[16,17]. NMR可在原子/分子水平上研究催化反应中反应物、产物和催化剂的微观结构;……

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