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Conversion of Glucose to 5-Hydroxymethylfurfural at High Substrate Loading: Effect of Catalyst and Solvent on the Stability of 5-Hydroxymethylfurfural
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03078 Chuanyunlong Bai 1 , Qidong Hou 1 , Xinyu Bai 1 , Yifan Nie 1 , Hengli Qian 1 , Meinan Zhen 1 , Meiting Ju 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03078 Chuanyunlong Bai 1 , Qidong Hou 1 , Xinyu Bai 1 , Yifan Nie 1 , Hengli Qian 1 , Meinan Zhen 1 , Meiting Ju 1
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Reaction efficiencies of biorefinery processes are universally low because of the severe side reactions at high substrate loading. Here, we show that the use of Sn-modified Al2O3 catalyst in ionic liquid EMIMBr enables the efficient conversion of glucose to 5-hydroxymethylfurfural (HMF) at substrate loading up to 35 wt %, with the HMF production rate exceeding that of the previous reported catalytic systems. The introduction of a small quantity of Sn species to Al2O3 could improve their Lewis acid amount and surface area but not result in the increase of Brønsted acid and base density, beneficial for the glucose isomerization into fructose with reduced degradation of HMF catalyzed by Brønsted acid. Moreover, the ionic liquid EMIMBr and the deposition of humins on the catalyst play important roles for the stabilization of HMF under the evaluated temperature. The superior reaction efficiency is attributed to the cooperation action of the heterogenous catalyst with EMIMBr.
中文翻译：
高底物负载下葡萄糖向5-羟甲基糠醛的转化：催化剂和溶剂对5-羟甲基糠醛稳定性的影响
生物精炼工艺的反应效率普遍较低，因为在高底物负载下会发生严重的副反应。在这里，我们表明，在离子液体EMIMBr中使用Sn改性的Al 2 O 3催化剂能够在底物负载量高达35 wt％的情况下将葡萄糖有效地转化为5-羟甲基糠醛（HMF），HMF的生产速率超过先前报道的催化系统。向Al 2 O 3中引入少量Sn物种可以提高其路易斯酸的量和表面积，但不会导致布朗斯台德酸和碱密度的增加，有利于葡萄糖异构化为果糖，同时减少布朗斯台德酸催化的HMF降解。此外，离子液体EMIMBr和腐殖质在催化剂上的沉积对于在评估温度下稳定HMF起着重要作用。优异的反应效率归因于多相催化剂与EMIMBr的协同作用。
更新日期：2020-12-17
中文翻译：
高底物负载下葡萄糖向5-羟甲基糠醛的转化：催化剂和溶剂对5-羟甲基糠醛稳定性的影响
生物精炼工艺的反应效率普遍较低，因为在高底物负载下会发生严重的副反应。在这里，我们表明，在离子液体EMIMBr中使用Sn改性的Al 2 O 3催化剂能够在底物负载量高达35 wt％的情况下将葡萄糖有效地转化为5-羟甲基糠醛（HMF），HMF的生产速率超过先前报道的催化系统。向Al 2 O 3中引入少量Sn物种可以提高其路易斯酸的量和表面积，但不会导致布朗斯台德酸和碱密度的增加，有利于葡萄糖异构化为果糖，同时减少布朗斯台德酸催化的HMF降解。此外，离子液体EMIMBr和腐殖质在催化剂上的沉积对于在评估温度下稳定HMF起着重要作用。优异的反应效率归因于多相催化剂与EMIMBr的协同作用。
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