【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学工程，具体涉及一种fepo4/sba-15-so3h催化体系中降解纤维素制备5-羟甲基糠醛的方法。
技术介绍
1、纤维素资源丰富，来源广泛。它是由d-葡萄糖通过β-1，4糖苷键联接起来的具有结晶结构的高分子化合物，在常温下不溶于水、稀酸和稀碱。纤维素大分子的长链之间能够通过范德华力或者氢键的作用结合形成纤维素束，纤维素这种致密的纤维束晶体结构以及分子链内和链间无数的氢键使得纤维素的化学性质非常稳定，它不易溶于一般的有机溶剂、水、稀酸、稀碱等，在常温下不会发生水解，即使在高温下，水解速度也是相当慢的，只有在催化剂催化作用的情况下才能发生比较显著的水解反应。
2、现如今，发展高效的环境友好的纤维素降解和转化技术是当前绿色化学的一个重要研究领域。通过热化学、化学或生物方法可以降解纤维素成为新型的绿色平台化合物，是目前国际上生物冶炼技术研究的热点，引起了国内外众多科研工作者的研究热潮。到目前为止，已有许多关于纤维素降解的报道，以纤维素为原料通过降解制备葡萄糖、5-羟甲基糠醛(5-hmf)，并由葡萄糖进一步发酵制备乙醇以及采用5-hmf进一步降解制备乙酰丙酸是其综合利用的重要途径，其中纤维素高选择性水解为葡萄糖是纤维素基生物平台分子制备的关键技术，而寻找高效、稳定、易分离、可重复使用的绿色酸催化剂成为目前研究的重点。
3、5-hmf是一种重要的由可再生生物质资源制取燃料和化学品的中间化合物，可由生物质制备，再用于合成一系列生物燃料、精细化学品、溶剂、聚合物等，是一种理想的生物质平台化合物。5-hm
4、目前5-hmf的制备研究，多以葡萄糖或者果糖为原料经过脱水反应获得，由于葡萄糖和果糖的成本昂贵，该方法不便于实现工业化。此外，研究多采用离子液体作为纤维素溶剂，成本较高，纤维素制备5-hmf的产率一般在40～70％，产率也不高。因此，很有必要开发出一种新的5-羟甲基糠醛的制备方法，以解决上述弊端。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种fepo4/sba-15-so3h催化体系中降解纤维素制备5-羟甲基糠醛的方法，采用fepo4/sba-15-so3h作为催化剂体系，兼顾价格低廉和易回收的优点，并且对设备腐蚀性小，进而减少对环境的污染，而且对于生成5-羟甲基糠醛的选择性更高，提高了5-羟甲基糠醛的产率。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种fepo4/sba-15-so3h催化体系中降解纤维素制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、步骤1，sba-15的制备
5、将表面活性剂p123溶解在2mol/l盐酸水溶液中，搅拌；加teos(四乙基正硅酸盐)，再次搅拌；搅拌后的混合物转移至水热反应釜中，将水热反应釜置于80～120℃的烘箱中放置12～36h，冷却至室温后过滤悬浮液并用水洗涤，在80～120℃温度下干燥6～18h，将反应混合物置于管式炉中，在440～460℃下煅烧4～6h；得到sba-15；
6、步骤2，fepo4/sba-15-so3h催化剂的制备
7、步骤2.1，将fepo4和sba-15在纯水中混合，搅拌，过滤，洗涤，烘干；将干燥的fepo4和sba-15置于管式炉中，在440～460℃下煅烧1～3h，得到的fepo4/sba-15催化剂研细后作为半成品a；
8、步骤2.2，将得到的半成品a研磨，加入mtpms(巯基丙基三甲氧基硅烷)和甲苯后反应12～36h，用乙醇洗涤，过滤，干燥，得到半成品b；
9、步骤2.3，将得到的半成品b研磨，加入30wt％的h2o2溶液氧化8～16h，抽滤，烘干，研磨，得到fepo4/sba-15-so3h催化剂；
10、步骤3，fepo4/sba-15-so3h催化体系中制备5-羟甲基糠醛
11、将纤维素、fepo4/sba-15-so3h催化剂、nacl加至水和四氢呋喃的混合液中，搅拌均匀，在200～220℃下反应2～4h，待反应结束后的溶液冷凉后以7000～9000rpm的速度离心2～4min得到5-羟甲基糠醛。
12、进一步地，步骤1中，表面活性剂p123、盐酸水溶液和teos的比例为1g：20～30ml：2.12g。
13、进一步地，步骤1中，第一次搅拌是在20～60℃温度下，以300～500rpm的速度搅拌4～6h；第二次搅拌是在20～60℃温度下，以300～500rpm的速度搅拌1～3h。
14、进一步地，步骤1和步骤2.1中，管式炉的升温速度控制在4～6℃/min，煅烧过程中每隔20～40min进风一次。
15、进一步地，步骤2.1中，fepo4、sba-15和纯水的比例为0.3g：1g：40～100ml。
16、进一步地，步骤2.2中，半成品a、mtpms和甲苯的比例为1g：3g：10ml。
17、进一步地，步骤2.3中，半成品b和h2o2溶液的比例为1g：30ml。
18、进一步地，步骤3中，纤维素、催化剂、nacl、水、四氢呋喃体的比例为1g：1g：2g：10ml：40ml。
19、本专利技术的有益效果是：
20、本专利技术采用fepo4/sba-15-so3h作为催化剂体系，利用廉价的纤维素为原料制备出具有高附加值的5-羟甲基糠醛，兼顾价格低廉和易回收的优点，并且对设备腐蚀性小，进而减少对环境的污染，而且对于生成5-羟甲基糠醛的选择性更高，提高了5-羟甲基糠醛的产率。
21、在本专利技术的反应条件下，sba-15作为高水热稳定性载体，可以有效分散活性组分fepo4，并且提供si-oh巢接入-so3h基团；其中，fepo4作为双功能活性组分，可水解纤维素氢键，破坏其结晶结构，更容易水解；fepo4作为双功能活性组分可以作为lewis酸位，加速葡萄糖至果糖的异构化反应；fepo4作为双功能活性组分可以促进果糖的脱水，直接合成5-羟甲基糠醛；-so3h基团作为强酸基团，可以协同驱动纤维素的水解以及果糖的脱水步骤。
22、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.FePO4/SBA-15-SO3H催化体系中降解纤维素制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，表面活性剂P123、盐酸水溶液和TEOS的比例为1g：20～30ml：2.12g。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，第一次搅拌是在20～60℃温度下，以300～500rpm的速度搅拌4～6h；第二次搅拌是在20～60℃温度下，以300～500rpm的速度搅拌1～3h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1和步骤2.1中，管式炉的升温速度控制在4～6℃/min，煅烧过程中每隔20～40min进风一次。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2.1中，FePO4、SBA-15和纯水的比例为0.3g：1g：40～100ml。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2.2中，半成品A、MTPMS和甲苯的比例为1g：3g：10ml。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2.3中，半成品B和H2O2溶液
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，纤维素、催化剂、NaCl、水、四氢呋喃体的比例为1g：1g：2g：10mL：40mL。
...【技术特征摘要】
1.fepo4/sba-15-so3h催化体系中降解纤维素制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，表面活性剂p123、盐酸水溶液和teos的比例为1g：20～30ml：2.12g。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，第一次搅拌是在20～60℃温度下，以300～500rpm的速度搅拌4～6h；第二次搅拌是在20～60℃温度下，以300～500rpm的速度搅拌1～3h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1和步骤2.1中，管式炉的升温速度控制在4～6℃/...
【专利技术属性】
技术研发人员：周思宇，徐思泉，刘婉妮，施羡，刘东奇，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。