金属离子催化葡萄糖异构化和脱水反应特性研究

• 作者: 张永昭 季佳佳 汪洋 李宏威 刘松晖 王文德
• 来源期刊: 生物质化学工程
• 学科: 工学
• 关键词: 金属离子 葡萄糖 异构化 果糖 5-羟甲基糠醛
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究报告|Research Report
• 页码范围: 7-12
• 页数: 6页
• 分类号: TQ35|TQ032.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.002

摘要

以金属氯化物为催化剂,研究金属离子对葡萄糖异构化和脱水反应的催化特性.考察金属离子种类、用量和温度对反应过程的影响,用动力学模型拟合实验数据,定量分析金属离子的催化规律.葡萄糖脱水制备HMF的反应是一个串联反应,基于此机理构建的动力学模型能准确描述各组分浓度随时间的变化.Ni2+、Cr3+和Sn4+具有良好的催化活性,但3种金属离子呈现不同的催化特性.Sn4+的葡萄糖转化速率最快,Ni2+最慢,但Sn4+的副反应速率常数是Ni2+的约20倍.实验范围内,增加Ni2+用量,葡萄糖异构化和副反应速率加快,但对果糖脱水过程没有催化活性.增加Cr3+用量能显著提升葡萄糖异构化速率,对其它反应影响不大.随着Sn4+用量的增大,各步反应速率均加快,但整个反应过程中的副反应的严重程度有所降低.反应速率常数随温度的变化规律遵循Arrhenius模型,对Ni2+而言,升高温度更能促进果糖副反应的发生;金属离子为Cr3+时,升高温度有利于果糖脱水生成HMF;而对于Sn4+,升高温度则更有利于葡萄糖的异构化.