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乙酰丙酸(LA)可从尘物质资源出发制备,其反应活性非常高,应用广泛,因此有望成为“新的平台化合物”。从生物质资源制备LA的传统方法均采用液体酸作为催化剂,存在对设备腐蚀严重、副产物多、后处理工艺复杂、废水排放量大等诸多问题,不符合当今化学工业绿色化的发展方向。 本文探索了取代液体酸催化葡萄糖水解生成LA的绿色工艺,在催化剂筛选的基础上,深入研究了ZRP-5分子筛的结构、孔径、酸性、硅铝比、催化剂稳定性对产物的影响,并进行了ZRP-5分子筛催化下葡萄糖水解动力学研究。 研究了甲酸催化、液态水催化、ZRP-5分子筛催化水解生成LA的绿色工艺,分析并得到了葡萄糖水解基本产物。葡萄糖水解机理复杂、产物众多,LA为反应主产物,副产物有果糖、5-羟甲基糠醛(HMF)、呋喃甲醛、乳酸、甲酸等,除液相产物外,还生成了大量的腐黑物。葡萄糖生成HMF对催化剂的要求并不高,而HMF进一步水解生成LA则相对困难。ZRP-5分子筛催化葡萄糖水解生成LA与甲酸催化、液态水催化相比有明显的优势。 研究了ZRP-5分子筛的结构、孔径、酸性、硅铝比、催化剂稳定性对产物的影响,ZRP-5分子筛对LA的选择性较好,原因在于ZRP-5分子筛具有丰富的中孔,能够实现择形催化,从而提高LA收率。随着硅铝比的降低,LA的收率增大,但硅铝比过低,反而降低了LA收率。ZRP-5分子筛稳定性较好,使用后的ZRP-5分子筛仍具有规整的骨架结构和大量的酸中心,对LA仍具有较高的选择性。 研究了两种不同硅铝比ZRP-5分子筛催化下葡萄糖水解动力学。ZRP-5分子筛催化葡萄糖水解反应为一级反应,硅铝比20～25、30的ZRP-5催化下葡萄糖的水解表观活化能分别为99.24kJ/mol,109.0kJ/mol。从中间产物HMF生成LA也为一级反应,硅铝比20～25、30的ZRP-5催化剂催化时HMF生成LA的活化能分别为43.94kJ/mol、31.58kJ/mol。ZRP-5催化剂催化与HY催化比较,ZRP-5催化剂虽然不能降低葡萄糖水解活化能,但能够降低从中间产物HMF生成LA的活化能,从而提高LA生成速度和收率。 ZRP-5分子筛在催化葡萄糖水解生成LA过程中表现出优良的催化性能和良好