氧化鎢基催化劑用於葡萄糖轉化為二醇

由溫室氣體排放引起的全球變暖已成為對人類生存的不可忽視的威脅。全球平均溫度的升高與二氧化碳 (CO2) 排放的累積成正比。生物燃料已成為替代當前石油基液體燃料的有吸引力的選擇。
 
在過去的幾十年中,將纖維素轉化為各種大宗化學品,例如低級二醇:乙二醇 (EG)、1, 2-丙二醇 (PG) 和丁二醇 (BDO) 已引起全世界的廣泛關注。因此,氧化鎢(WO3)基催化劑被成功製備,它可以在連續流動固定床反應器系統中將葡萄糖選擇性氫解為二醇。 WO3基催化劑的合成過程如下:
 
生物燃料圖片
 
採用初濕浸漬法在市售矽膠(孔體積1.06ml/g,平均孔徑6.7nm,BET=451.2m2/g)上製備二氧化矽負載的Ru-W催化劑。 Ru和W的負載量分別為1wt%和10wt%。在用Ru和W前體浸漬二氧化矽之前,矽膠(5g)用聚乙二醇(5.305ml)通過初濕浸漬法在323K下處理1小時。然後將樣品在 393K 空氣中乾燥 12 小時。之後,將預處理的二氧化矽載體用偏鎢酸銨水合物((NH4)6H2W12O40·xH2O,Sigma-Aldrich Co.)的水溶液(5.305ml)浸漬,然後在393K的空氣中乾燥12小時。然後將樣品在 673K 下煅燒 2 小時。然後用氯化釕(III)(Sigma-Aldrich Co.)的水溶液(5.305ml)再次浸漬後者煅燒的樣品。之後,將樣品在 393K 下乾燥 12 小時,然後在空氣中在 673K 下煅燒 2 小時。所得催化劑命名為1Ru10W-PEG。為了比較,在未經預處理的二氧化矽載體上通過類似程序製備的催化劑被命名為 1Ru10W。將所有樣品粉碎成顆粒(10MPa),粉碎過篩保留20-40目顆粒用於催化反應測試,無內部傳質阻力。
 
二醇圖片
 
總之,氧化鎢基催化劑可以在連續流動固定床反應器系統中將葡萄糖選擇性氫解為二醇。基於載體上相同的W密度(molW/m2),較小尺寸的高度分散的WOx簇/粒子可以暴露更多的表面活性位點和更多的Ru-WOx界面,這將促進C單鍵和C鍵的斷裂葡萄糖通過 WOx 位點的 RAC 反應和隨後的氫化,以減少相鄰 Ru0 位點處二醇的形成。因此,1Ru10W-PEG催化劑表現出最好的催化活性和選擇性。最終可獲得葡萄糖轉化率為98.2%,乙二醇收率高達91.7%。
 

 

 

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