納米γ-Al2O3與Ru/CMK-3混合催化轉(zhuǎn)化纖維素制備山梨醇

鄭 丹，韓金玉，王 華，呂 結(jié)

（天津大學(xué)化工學(xué)院，綠色合成與轉(zhuǎn)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072）

近年來，為了減少對(duì)化石能源的依賴，高效利用生物質(zhì)資源受到了人們的廣泛關(guān)注［1-3］。纖維素為生物質(zhì)資源中最豐富的一類，通過水解加氫過程轉(zhuǎn)化纖維素為山梨醇是利用纖維素這一可再生資源的重要途徑。

在纖維素水解加氫過程中，纖維素首先酸催化水解生成葡萄糖，葡萄糖經(jīng)快速加氫生成山梨醇。目前國(guó)內(nèi)外研究者已對(duì)兼具酸性位和加氫活性位的雙功能催化劑進(jìn)行了大量研究［4-5］。2006 年，F(xiàn)ukuoka等［4］首次報(bào)導(dǎo)利用固體酸負(fù)載貴金屬Ru或Pt為催化劑，在190℃水相中實(shí)現(xiàn)了纖維素到多元醇的一步催化轉(zhuǎn)化。其中以Pt/γ-Al2O3為催化劑，山梨醇收率為25%。雙功能催化劑將纖維素水解和加氫合為一步，加速了纖維素轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)行。眾多研究表明，雙功能催化劑的酸性位、加氫活性位的數(shù)量及分布直接影響產(chǎn)物山梨醇的選擇性［6］。由于這類催化劑主要由酸性載體和金屬兩部分組成，調(diào)控任一組分對(duì)載體比表面積、孔結(jié)構(gòu)、表面酸量以及金屬分散度會(huì)有較大的影響［7-9］。同時(shí)優(yōu)化雙功能催化劑的酸性位和加氫活性位在實(shí)驗(yàn)中并不簡(jiǎn)單易行，而采用酸性催化劑和加氫催化劑的組合體系更易于實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑酸性位、加氫活性位的調(diào)控。Sels課題組［10-11］分別對(duì)雜多酸 H4SiW12O40與Ru/C組合催化劑、稀鹽酸與Ru/H-USY組合催化劑進(jìn)行了研究，以較高濃度的球磨纖維素為原料，190℃下使纖維素完全轉(zhuǎn)化，并通過合理調(diào)控酸性位和加氫活性位的比例，六元醇選擇性均高于已報(bào)道的雙功能催化劑，可達(dá)到85%左右。……