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酸功能高铼酸盐离子液体降解纤维素研究

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 441 2021-04-09
【摘要】选用微晶纤维素(MCC)进行降解,以降解液中还原糖和葡萄糖收率为考察目标,从反应温度、反应时间、反应物浓度、催化剂用量和催化剂种类几个方面考察其降解效果。结果表明,最优条件为:以酸功能高铼酸盐离子液体作为催化剂,以离子液体[Amim]Cl为溶剂,纤维素用量0.1g,催化剂用量5%(摩尔分数),反应温度155C,反应时间20min。在此条件下,可还原糖收率(TRS)和葡萄糖收率最高可达94.6%和44.3%。另外,还以CrCl,和酸功能高铼酸盐复合制备5-羟甲基糠醛(5-HMF),结果表明葡萄糖的高收率是提高5-HMF产率的重要保障。
  • 化石资源的发现和利用改变了整个世界的能量补充。然而,这些化石资源均不可再生,石油燃料的逐渐枯竭导致了全球能源危机,寻找新型可替代资源尤为紧迫。

    近几年来,木质纤维素生物质作为化石资源替代品已经越来越受到关注23.降解纤维素过程中,筛选出高效、稳定的催化剂尤为关键。铼化合物作为催化剂在各类反应均有所应用,回收率高且催化性能较好。

    本文选用酸性高铼酸离子液体为催化剂,对降解纤维素的反应条件进行了系统地研究。此外,较高的葡萄糖收率,对制备5HMF也会很有助益,因此又按比例加入CCl3催化剂,采用复合催化剂降解纤维素生成5HMF,探究复合催化剂5HMF产率的影响。

    1实验部分

    1.1试剂与仪器

    1-烯丙基、3-甲基咪唑氯盐离子液体(99%)均来自兰州化物所;N甲基咪唑(99%),购自阿法埃莎(中国)化学有限公司;微晶纤维素、葡萄糖均为分析纯。
    NOVA2S型单模微波合成仪;sp-752pc紫外可见(UV)分光光度计; Agilent100系列高效液相色谱仪。

    1.2纤维素降解反应

    分别在90℃和80℃在真空下彻底干燥纤维素MCC和【Amim】Cl。将0.1g微晶纤维素溶于【Amim】Cl,封闭样品放置于单模微波合成仪内,加热一段时间,使木质纤维素完全溶解形成均一透明的溶液,打开合成仪,用微量注射器取70μL水与催化剂一起加入反应管中(参照文献4),并在给定的温度和时间下用单模微波合成仪微波加热处理混合物。反应完成后过滤,将滤液稀释用于分析

    1.3降解产物分析

    1.3.1TRS分析将3.0 mL DNS试剂和1.0mL稀释溶液加入试管中,加热30min,蒸馏水稀释。通过紫外-可见(UV)分光光度计在540mm处测量吸光度,确定TRS的浓度。
    1.3.2高效液相色谱(HPLC)分析采用高效液相色谱仪,定量检测还原糖的含量,使用紫外检测器和Bo- Rad Aminex HPX87H柱(300mm7.8mm)对样品溶液进行了分析。柱温为65℃以0.6mL/min的流速,用5 mmol/L硫酸水溶液作为流动相,进样量为20μ/次,外标法测定,红外检测入=210mm。根据校准曲线计算产物收率。

    2结果与讨论

    2.1反应温度对纤维素降解的影响

    在离子液体【Amim】Cl中,加入少量水,以【HSO3-(CH2)3mim】ReO4为催化剂,微波加热使反应温度逐渐升高,考察反应温度对纤维素降解的影响,结果见图1。

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