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生物炼制是生产多功能化工平台化合物,从而逐渐代替传统化石燃料,解决目前能源问题的重要途径。5-羟甲基糠醛是具有高反应活性和高附加值的来源于糖类化合物的重要的平台化合物之一,可广泛应用于合成许多化工产品如燃料、药物、高分子聚合物等。本文用共沉淀-热回流处理法制备系列WO3/ZrO2固体酸催化剂,通过调节n(W)/n(Zr)优化其对单糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的催化活性。利用x射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)对材料的结构和酸性质进行了表征；以DMSO为溶剂、单糖为原料的催化体系中,考察催化剂的用量、反应时间、反应温度等对5-HMF收率的影响。研究发现,热回流处理大大增加样品的比表面积和酸强度,当n(W)/n(Zr)=0.1时,样品比表面积最大,催化活性最好。以其为催化剂,当以果糖为原料,在130℃下反应3h条件下,5-HMF收率可达80.29%,以葡萄糖为原料,在150℃下反应5h,5-羟甲基糠醛收率达39.80%。利用Hammtte滴定法测得WO3/ZrO2、SO42-/ZrO2、20%TPA/ZrO2、ZrPW四种固体酸的总酸量顺序为WO3/ZrO2>20%TPA/ZrO2> ZrPW>SO42-/ZrO2,相对应的对葡萄糖脱水合成5-羟甲基糠醛的催化活性,表现为WO3/ZrO2>20%TPA/ZrO2>>ZrPW>SO42-/ZrO2。最后,利用共沉淀法引入稀土金属对固体酸WO3/ZrO2进行掺杂改性,研究发现改性固体酸Pr-WO3/ZrO2对葡萄糖合成5-羟甲基糠醛表现最佳的反应活性,150℃下反应5h,5-羟甲基糠醛收率可达47.6%,再生性能并不理想。掺杂3%的La、Ce改性固体酸WO3/ZrO2在此反应中的催化活性与再生性能良好,催化合成5-羟甲基糠醛的收率分别为42.4%、44.09%,重复使用5次后,收率仍保持在40%以上。