国家自然科学基金(21176235)
- 作品数：8 被引量：91H指数：4
- 相关作者：王爱琴张涛庞纪峰郑明远赵晓晨更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院大学中国科学院研究生院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划博士科研启动基金更多>>
- 相关领域：化学工程理学动力工程及工程热物理更多>>
- 半连续反应体系中葡萄糖催化转化制乙二醇反应研究
- <正>利用生物质合成大宗能源化学品有利于减少化石能源资源消耗,促进经济实现可持续发展。近期,人们发现了一种廉价并且具有优良水热稳定性的钨基催化剂用于纤维素直接催化转化制乙二醇,为生物质合成乙二醇提供了新途径【1-5】。与...
- 郑明远赵冠鸿王爱琴张涛
- 关键词：生物质葡萄糖乙二醇
- 文献传递
- 双功能催化剂Ru/(AC-SO_3H)催化转化菊芋根茎制备六元醇（英文）被引量：2
- 2015年
- 甘露醇和山梨醇等六元醇是重要的多元醇,广泛用于食品、医药和化工等领域,尤其山梨醇被美国能源部定为一种重要的平台化合物.工业上,六元醇通常由果糖、葡萄糖和蔗糖加氢得到,此路线存在与人争粮争地的问题.菊芋是一种来源广泛、价格低廉的生物质资源,它富含果糖基多糖(菊糖),菊糖的含量占菊芋根茎干重的70%–90%,由生物质菊芋出发催化转化制备六元醇具有重要意义.由菊芋根茎催化转化制备六元醇是一个串联反应过程,菊芋根茎先经过水解得到糖类,然后经过加氢反应得到六元醇.我们用磺化活性炭AC-SO3H代替AC载体以促进菊芋根茎水解反应.AC经磺化后,比表面积由原来的768增至1020 m2/g,酸强度由原来的0.21增至0.68 mmol/g,表明磺化过程不仅除去了AC中的杂质,也在其表面固定了大量的?SO3H,?COOH,?OH等酸性基团.透射电镜结果表明,1%Ru/AC和1%Ru/(AC-SO3H)催化剂上Ru高度分散.CO化学吸附表明,上述两种催化剂Ru的分散度分别为30.9%和74.2%,表明AC经磺化后产生了更多的固定位点,使得Ru可以更好地分散在载体上.在温和条件下(100oC,6 MPa H2,5 h)将菊芋根茎转化为六元醇,1%Ru/AC催化剂上六元醇收率为52.7%,而1%Ru/(AC-SO3H)催化剂上可达84.1%.这归因于后者的酸强度和Ru分散度较大:其表面的酸性基团?SO3H,?COOH,?OH促进了菊芋根茎的水解,高分散度的Ru则促进了糖加氢反应的进行.将Ru的负载量提高至3%,六元醇产率高达92.6%.以1%Ru/AC和1%Ru/(AC-SO3H)为催化剂,分别以果糖和菊粉为原料制备六元醇.结果表明,以果糖为原料时两种催化剂性能相同;以菊粉为原料时,1%Ru/AC的催化性能远低于1%Ru/(AC-SO3H).这表明菊粉和菊芋根茎转化反应,速控步骤是水解反应,而磺化过程引入的酸性基团可以促进水解过程的进行.在N2气氛下反应,主要产物为果糖和葡萄糖,表明菊芋根茎水解反应是主要的反应路径.在H2�
- 周立坤李振雷庞纪峰郑明远王爱琴张涛
- 关键词：六元醇双功能催化剂钌
- Biomass into chemicals:One-pot production of furan-based diols from carbohydrates via cascade reactions
- ＜正＞～～
- Haile CaiChangzhi LiAiqinWangTao Zhang
- 关键词：DEHYDRATIONHYDROGENATION
- 文献传递
- Hydrolysis of cellulose into glucose over graphite/graphene oxide
- ＜正＞Introduction Cellulose is the most abundant source of biomass, and holds impressive potential as an alterna...
- Jia WangXiaochen ZhaoJunying ZhangJifeng PangAiqin WangTao Zhang
- 关键词：CELLULOSEHYDROLYSISGLUCOSE
- 文献传递
- Selective hydrogenolysis of glycerol to 1,3-propanediol over Pt/WOx catalyst
- ＜正＞Introduction The great demand for environmental-friendly and renewable biodiesel leads to the surplus of gl...
- Jia WangXiaochen ZhaoYao WangAiqin WangTao Zhang
- 关键词：GLYCEROLHYDROGENOLYSIS
- 文献传递
- 多孔炭材料在纤维素催化转化中的应用（英文）
- 2015年
- 生物质作为自然界唯一可再生的有机碳资源,其利用受到了越来越多的关注.特别是随着能源和环境危机的日益加重,将生物质中非可食用部分催化转化为燃料及具有高附加值的化学品被认为是高效、环保、原子经济的绿色过程.同时,多孔炭材料具有丰富的孔道结构、优异的水热稳定性和大比表面积,是生物质催化转化反应中最常用的载体材料之一.兼之炭材料表面极性、亲疏水性的可调变性,及对酸碱溶剂的反应惰性,也使其无论在学术研究还是在工业应用中都具有特殊的优势.另外,随着纳米炭材料科学的飞速发展,合成孔径、形貌、及表面官能团可控的介孔炭和具有多级孔道结构的多孔炭材料成为可能,将其应用到纤维素催化转化过程中,对深入理解孔道结构、表面官能团对纤维素转化的作用,揭示催化反应作用机制,指导炭基催化剂的设计合成,均具有重要意义.在本综述中,我们首先对纤维素转化中多孔炭的孔道结构和表面官能团性质的独特作用进行了阐述.由于商业活性炭的孔径一般在微孔尺度,但纤维素及可溶低聚糖的分子体积较大,因而其在活性炭中的传质受到了极大的限制.通过模板法获得的介孔炭材料,可实现孔径在2–10 nm的可控合成,大大提高了反应物的扩散速率,使之能与催化活性位有效接触.但孔道过于狭长,在反应过程中堵塞的可能性增高,进而导致催化剂失活;因此,在介孔孔道的基础上,建立互通的多级孔道结构对反应物、中间物、和产物的扩散,及催化活性的保持更为有利.另一方面,炭材料表面的含氧官能团不仅具有加强1,4-糖苷键吸附的作用,还可以作为酸性活性中心催化水解反应的进行;尤其是在传统的水相纤维素催化转化过程中,亲水表面对多孔炭催化剂与反应物的接触非常有利.本文以纤维素水解及纤维素水解加氢反应为例,展开讨
- 赵晓晨徐金铭王爱琴张涛
- 关键词：生物质转化催化多孔炭活性炭纤维素
- 助剂对铂-钨催化剂体系催化氢解甘油制1,3-丙二醇性能的影响（英文）被引量：7
- 2016年
- 甘油作为生物柴油产业的副产物大量过剩,通过甘油氢解制备具有高附加值的丙二醇既符合原子经济的原则,又具有重要的学术意义和应用价值.尤其是选择氢解制得1,3-丙二醇,因其产物在新型聚酯材料合成中不可替代的作用而备受关注,被认为是最具工业应用潜力的甘油转化工艺之一.目前,可高选择性制得1,3-丙二醇的催化剂体系主要是为铱-铼催化剂和铂-钨催化剂两类.前期工作表明,氧化钨担载的铂单原子/准单原子催化剂(Pt/WOx)具有优异的低压活性(1 MPa氢气)和1,3-丙二醇时空收率.然而在该温和条件下,催化产物仍然以过度氢解的产物正丙醇为主.一般来讲,引入助剂可以通过改变活性组分的电子结构、覆盖不利反应位点、调变载体表面化学性质等来改变催化剂的催化活性、选择性和稳定性.我们以单原子/准单原子催化剂Pt/WOx和担载型催化剂Pt/WOx/Al2O3为催化剂母体,引入过渡金属和贵金属助剂,考察助剂对氢解反应活性和选择性的影响,并对比有无氧化铝载体时助剂对反应活性的影响.对于Pt/WOx体系,La和Fe的引入有助于甘油转化率和1,3-丙二醇选择性的提高,同时也明显地提高了催化剂的稳定性.其中0.1%La是最佳引入量.然而,对于担载型催化剂Pt/WOx/Al2O3,La的引入在提高1,3-丙二醇选择性的同时,甘油的转化率也有一定程度下降.但由于Pt/WOx/Al2O3催化剂的本征活性较高,通过加入助剂提高1,3-丙二醇的选择性在实际应用中更为重要.表征分析表明,无论对于Pt/WOx还是Pt/WOx/Al2O3催化剂,大部分的La都在Pt颗粒上;同时La的引入提高了催化剂的酸量.在贵金属助剂中,Ru,Ir改性的Pt/WOx和Pt/WOx/Al2O3催化剂上,1,3-丙二醇的收率均有所降低,Ru助剂的降低幅度较小.相反,助剂Rh对Pt/WOx和Pt/WOx/Al2O3催化剂上反应性能的影响截然不同:Rh/Pt/WOx催化剂上1,3-丙二醇的收率从13.1%降到8.7%,Rh/Pt/WOx/Al2O
- 王佳雷念杨超军苏杨赵晓晨王爱琴
- 关键词：氢解1,3-丙二醇助剂
- 纤维二糖与葡萄糖催化转化制备乙二醇(英文)被引量：4
- 2014年
- 选用纤维二糖作为探针分子,探索纤维素催化转化制备乙二醇过程的反应路径.分别考察了纤维二糖和葡萄糖在双组分催化剂H2WO4和Ru/C下的催化反应活性.结果表明,乙二醇不仅来自于纤维二糖水解产物葡萄糖的逆羟醛缩合作用,同时也可以来自于纤维二糖的直接逆羟醛缩合过程.而且,纤维二糖的直接逆羟醛缩合作用对糖苷键的水解也有一定的促进作用.比较发现,钨基催化剂作用下纤维二糖的逆羟醛缩合反应活性比葡萄糖要低,因此乙醇醛可以缓慢产生并在Ru/C催化剂上迅速加氢生成乙二醇.使得以纤维二糖作为原料比以葡萄糖作为原料时获得更高的乙二醇收率.
- 张军营杨小峰侯宝林王爱琴李振雷王华张涛
- 关键词：纤维二糖反应机理葡萄糖乙二醇
- 负载型Au-Ni合金催化剂应用于芳香硝基化合物选择加氢反应(英文)被引量：1
- 2015年
- 采用改进的两步还原法制备了SiO2负载的Au-Ni合金催化剂,催化剂中Au-Ni纳米颗粒高度分散于SiO2载体表面.Au-Ni合金催化剂在温和条件下芳香硝基化合物选择加氢反应中表现出比两种单金属催化剂更高的活性和选择性,体现出Au-Ni之间明显的协同作用.其中AuNiSiO2催化剂具有最好的性能,反应70 min,转化率和选择性分别达到90.8%和93.0%.
- 魏海生卫星杨小峰银光照王爱琴刘晓艳黄延强张涛
- 关键词：选择加氢芳香硝基化合物
- 纤维素直接催化转化制乙二醇及其他化学品:从基础研究发现到潜在工业应用(英)被引量：22
- 2014年
- 纤维素直接催化转化制乙二醇是一条极具吸引力的生物质转化途径,有助于减轻化石能源资源的消耗。综述了从该反应途径的发现到获得高效、高稳定性催化剂的快速发展过程。基于对钨基催化剂的大量研究结果,本文讨论了反应机制,明确了反应路径、催化剂状态、钨物种及加氢催化活性中心各自在串联反应中的作用。围绕该反应过程的工业化应用需要,讨论了有关原生木质纤维素生物质催化转化以及高效反应过程的发展策略。在此基础上,将纤维素催化转化制乙二醇过程与生物质发酵制丙酮-丁醇-乙醇的生物炼制路线进行整合,构建出一个理想的反应过程潜在应用范例。最后,对纤维素催化转化制乙二醇反应过程进行了总结和前景展望.
- 郑明远庞纪峰王爱琴张涛
- 关键词：生物质纤维素乙二醇加氢
