双相体系中生物质基γ-戊内酯的绿色高效制备方法

基本信息
批准号:21306165
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:傅杰
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨健,李音,潘晶莹,杨帆,杨帆,杨翠月
关键词:
高效一步法绿色双相体系γ戊内酯
结项摘要

γ-valerolactone (GVL) is a new biomass based platform chemical which rises in recent years. From GVL, various liquid fuels and chemicals can be produced. Focusing on the problems such as low effiency and difficulty to recycle acid catalysts in the one-pot preparation of GVL from the upstream feedstock such as cellulose, this project will employ the extraction of levulinic acid and formic acid from the aqueous phase to the GVL phase during the reaction in water-GVL biphasic system, and the consumption of levulinic acid and formic acid in GVL phase, to improve the yield of levulinic acid in aqueous phase due to the change in aqueous reaction equilibrium, and then increase the overall yield of GVL and utilization rate of formic acid. Moreover, the acid solution can be recycled after reaction. With the establishment and evaluation of catalysis system of Lewis acid-Bronsted acid-hydrophobic metal supported catalyst, the yield and selectivity of GVL will be further improved. After that, the studies on product distribution, reaction pathway, different reaction conditions, reaction kinetics of GVL preparation from cellulose and model compounds in biphasic system will be carried out. The regularities and mechanisms of GVL catalytic preparation from cellulose will be revealed. A new approach of one-pot preparation of cellulose in biphasic system will be established. The research work will promote the industrial progress of green and efficient preparation of GVL.

γ-valerolactone (GVL)是近年兴起的一个新生物质基平台化合物,由GVL出发可以制备多种液体燃料和化工产品。针对目前纤维素等上游原料一步法制备GVL技术中催化效率不高、酸催化剂难以回收等问题,本项目拟利用水-GVL双相体系的GVL相在反应过程中对水相中乙酰丙酸和甲酸的不断提取及GVL相中乙酰丙酸和甲酸的不断消耗,改变水相中反应的平衡以提高乙酰丙酸的产率,进而提高一步法制备GVL的最终产率和甲酸利用率,而且反应后的酸溶液可回收。并拟通过Lewis酸-Bronsted酸-疏水型金属负载催化剂催化体系的构建和评价,进一步提高GVL的产率和选择性,开展双相体系中纤维素及模型物质制备GVL的产物分布、反应途径、不同反应条件、动力学等方面的研究,揭示纤维素催化制备GVL的反应规律性和机理,进而建立双相体系中纤维素一步法制备GVL的新方法,推动GVL绿色、高效制备的工业化进程。

项目摘要

γ-戊内酯是近年来兴起的重要生物制基平台化合物,可以通过世界上存量最大的生物质—纤维素催化制备得到。以γ-戊内酯为中间产物,可制备烷烃等液体燃料,从路线上解决纤维素到液体燃料的转化问题。本项目首先以乙酰丙酸为原料,开展了催化制备γ-戊内酯的研究,以催化剂的制备为基础,构建了三个催化体系:Ni/ZrO2催化制备γ-戊内酯、Ni/Al2O3催化制备γ-戊内酯、Ni/MgO-Al2O3催化制备γ-戊内酯。在二氧六环作为溶剂中,40% Ni/MgO-Al2O3 (Mg:Al=1:1)催化效果最好,反应条件最为温和,在160 °C下催化原料反应1 h,乙酰丙酸转化率即可达到100%,γ-戊内酯选择性在99%以上。在实现了从乙酰丙酸到γ-戊内酯的高效制备后,研究了水热条件下纤维素及六元糖在离子液体催化下降解制备乙酰丙酸,并对反应动力学进行了研究,阐明了离子液体催化降解反应的催化机理和反应规律。当使用1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐为催化剂时,乙酰丙酸最高收率为56%,该离子液体结构稳定,可以回收重复使用。通过本项目的研究,制备了高催化活性、高稳定性的催化剂,考评了催化剂的催化活性,优化了γ-戊内酯制备的反应条件,成功研发了在较为温和的反应条件下γ-戊内酯的催化制备技术,并阐明其催化机理和反应规律,并研究了多反应之间的耦合机制,建立了从纤维素出发高效制备γ-戊内酯的方法,为从生物质出发制备γ-戊内酯的工业化进程提供了理论依据和实验基础。本项目共发表标注期刊论文14篇,其中SCI论文10篇,EI论文2篇;标注国内外会议论文5篇;相关发明专利授权4项,申请3项,培养毕业博士生1名,硕士生4名。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
2

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015
3

混采地震数据高效高精度分离处理方法研究进展

混采地震数据高效高精度分离处理方法研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2020.05.004
发表时间:2020
4

HPLC 与 HPCE 结合测定复方湿生扁蕾胶囊中 6 种化学成分含量

HPLC 与 HPCE 结合测定复方湿生扁蕾胶囊中 6 种化学成分含量

DOI:
发表时间:2016
5

多媒体网络舆情危机监测指标体系构建研究

多媒体网络舆情危机监测指标体系构建研究

DOI:
发表时间:2017

傅杰的其他基金

批准号:39670458
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:21106012
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39270446
批准年份:1992
资助金额:5.50
项目类别:面上项目
批准号:59374170
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

乙醇介质中生物质基糠醛一锅三步法制备γ-戊内酯的研究

批准号:21606188
批准年份:2016
负责人:赵耿
学科分类:B0811
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

纤维素基γ-戊内酯的绿色化学研究

批准号:21172209
批准年份:2011
负责人:傅尧
学科分类:B0111
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

新型绿色介质γ-戊内酯中酶促合成磷脂酰丝氨酸的研究

批准号:21102027
批准年份:2011
负责人:段章群
学科分类:B0111
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

绿色高效的有机自由基反应引发新体系初探

批准号:21662001
批准年份:2016
负责人:尚筱洁
学科分类:B0113
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目