解佳翰
,
聂俊芳
,
刘海超
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60136-4|
以活性炭负载金属钌(Ru/C)为催化剂,在碱性水溶液中研究了5-羟甲基糠醛(HMF)选择氧化反应。与MgO, Ca(OH)2和NaOH相比,加入具有合适碱强度的镁铝水滑石有利于生成5-甲酰基-2-呋喃甲酸(FFCA)或2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。 X射线光电子能谱实验表明金属态的钌是活性催化中心。同位素示踪结果则表明水而非氧气提供了5-甲酰基-2-呋喃甲酸及2,5-呋喃二甲酸等羧酸产物的氧源。根据这些结果,并结合HMF和2,5-呋喃二甲醛氧化的动力学研究,我们提出HMF选择性氧化制备FFCA遵循Langmuir-Hinshelwood反应机理。其中, HMF在金属Ru表面饱和解离吸附,在解离吸附的氧原子的协助下发生β-脱氢生成2,5-呋喃二甲醛(DFF)吸附物种。该DFF物种进一步发生水合与氧化形成FFCA产物。
关键词:
5-羟甲基糠醛
,
氧化反应
,
2,5-呋喃二甲醛
,
5-甲酰基-2-呋喃甲酸
,
镁铝水滑石
,
钌基催化剂
,
反应机理
聂俊芳
,
解佳翰
,
刘海超
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60551-8
在活性炭负载金属钌(Ru/C)催化剂上实现了5-羟甲基糠醛的高效选择氧化.以甲苯为反应溶剂,在383 K和2.0MPa O2的反应条件下,2,5-呋喃二甲醛(DFF)收率高达95.8％.与活性炭负载的具有相似粒径的Pt,Rh,Pd,Au等其它贵金属催化剂相比,Ru/C具有更加优良的活性和DFF选择性.同时Ru/C催化剂结构稳定,具有良好的重复使用性能.在相似的反应条件下,采用水代替甲苯作为溶剂,同时添加少量水滑石固体碱,可便捷地将主要产物从DFF调变为5-甲酰基-2-呋喃甲酸或2,5-呋喃二甲酸,显示出Ru/C催化剂在控制5-羟甲基糠醛选择氧化反应产物方面的优异性能.
关键词:
生物质
,
5-羟甲基糠醛
,
2,5-呋喃二甲醛
,
选择氧化
,
钌催化剂
