磷钨酸-金属有机骨架催化材料

生物质能被视为具有广阔发展前景的石油替代能源，使其转化为重要能源物质和基础平台化合物的关键在于实现纤维素——生物质重要组成部分定向水解转化为葡萄糖。

纤维素水解首先转化成葡萄糖，葡萄糖再进一步发生异构化、脱水、再水合、加氢、氢解等反 应生成果糖、5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸、以及包括山梨醇、甘露醇、乙二醇在内的多元醇等重要能源物质和基础平台化合物。

纤维素难以自发发生水解反应，需加入酸催化剂才能进行，目前常用的催化剂分为液相催化剂和固相催化剂。液相催化剂为稀硫酸、稀盐酸等无机酸，固相催化剂为负载型的磷钨酸，它可通过嫁接活性官能团使其具有选择吸附纤维素的能力，避免其中的酸催化中心与葡萄糖接触，减少葡萄糖进一步发生副反应进而提高葡萄糖选择性。

有研究人员发现一种可用于催化纤维素水解的磷钨酸-金属有机骨架催化材料，其特征为：磷钨酸被固载于兼有碱性基团与强电负性基团的金属有机骨架材料孔结构内，金属有机骨架利用孔道尺寸的限制及其活性官能团碱性基团与磷钨酸间静电作用双重束缚作用固定磷钨酸。这种材料的制备方法包括如下步骤：

将溶剂、有机配体、金属源以及磷钨酸混合搅拌均匀，从室温加热到110℃~220℃，在110℃~ 220℃下保持8~36h，冷却后离心分离，沉降固体在室温下用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，然后抽滤，重复洗涤至抽滤滤液澄清透明，洗涤后抽滤获得的固体在60℃~80℃下真空干燥10~ 16h，即得到磷钨酸-金属有机骨架多功能材料。

将磷钨酸-金属有机骨架用于催化纤维素水解：在25mL 的COD消解管中依次加入0.02g 淀粉、0.1g 磷钨酸-金属有机骨架多功能材料和10mL蒸馏水，放入磁力转子，在120℃反应5h，反应过程中不断搅拌，反应结束后离心分离，分离获得的上澄清液为淀粉水解液，沉降固体为催化剂与未反应淀粉的混合物。反应后催化剂用蒸馏水反复洗涤3次，取离心分离后离心管内沉降固体，在60℃下真空干燥10h，获得的固体粉末即为回收的催化剂。利用回收的催化剂重复上述淀粉水解反应，连续使用5次，葡萄糖产率保持在18.93% ~ 19.98%。

与普通催化剂相比，磷钨酸-金属有机骨架催化材料中酸催化活性组分磷钨酸直接参与金属有机骨架合成反应，碱性基团与磷钨酸间静电作用能确保磷钨酸的固载效率，简化固载磷钨酸的操作步骤，还能使磷钨酸在载体上均匀分布，磷钨酸在水解反应中的损失减少，催化剂可循环使用多次，催化活性未有明显下降。

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