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5-羟甲基糠醛无碱有氧氧化合成2,5-呋喃二甲酸负载型贵金属催化剂的研究进展

2021-07-28于雪包青青高爽张跃伟

化工进展 2021年7期
关键词:催化剂

于雪,包青青,高爽,张跃伟

(1 吉林化工学院科学技术处,吉林吉林 132022;2 吉林化工学院化学与制药工程学院,吉林吉林 132022;3 营口理工学院化学与环境工程学院,辽宁营口 115000)

面对日益枯竭的传统化石能源(如石油、煤、天然气等)以及日益加剧的环境污染问题,当今社会寻求和发展新的可持续能源转换体系已经迫在眉睫[1]。生物质能源已被世界各国看作是替代化石能源制备燃料与化学品的重要途径。5-羟甲基糖醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)是实现生物质资源综合利用的最具潜力的平台化合物之一,由HMF 可以进一步衍生得到众多高附加值化学品。其中, 2, 5-呋喃二甲酸(2, 5-furancarboxylic,FDCA)被美国能源部确认为用于建设未来“绿色”化学工业的12 种优先化合物之一,是替代石油衍生物生产塑料、橡胶等化工产品的重要原料[2-3]。基于此,将生物质平台分子HMF 高效、绿色地催化转化为更高附加值的FDCA对生物质能源转化具有重要意义。

近年来,HMF 的有氧氧化在各种催化剂上已经得到了广泛的研究,主要分为贵金属和非贵金属两大类。由于反应过程中氧气分子不易被活化,导致非贵金属催化剂在应用过程中反应条件苛刻,选择性低[3]。相比之下,贵金属催化剂具有较强的活化氧分子能力,在温和的反应条件下就能表现出很好的催化活性和FDCA 选择性[4-7]。因此,Pt、Pd、Au、Ru 等一系列具有高活性的负载型贵金属催化剂成为了研究热点。

然而,目前的反应体系中均添加了大量的无机强碱(NaOH),其引入是为了保持FDCA能够在水溶液中形成二元酸的盐,一方面促进反应进行,另一方面避免羧酸在催化剂上的强烈吸附,造成催化活性中心的毒化。……

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