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通过木质素衍生的路易斯-布朗斯特酸生物炭将葡萄糖转化为混合生物燃料的级联转化和动力学模型
Renewable Energy ( IF 9.0 ) Pub Date : 2023-08-19 , DOI: 10.1016/j.renene.2023.119204 Taishi Dowaki , Haixin Guo , Richard Lee Smith
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更新日期:2023-08-23
Renewable Energy ( IF 9.0 ) Pub Date : 2023-08-19 , DOI: 10.1016/j.renene.2023.119204 Taishi Dowaki , Haixin Guo , Richard Lee Smith
具有路易斯酸(Al)和布朗斯台德酸(-SO 3 H)功能的生物炭催化剂在利用可再生资源可持续生产化学品和能源方面有着广泛的应用。通过将木质素衍生的生物炭与二乙酸铝和硫代苹果酸等温球磨制备功能化生物炭,然后应用于从乙醇中的葡萄糖底物一步合成5-乙氧基甲基糠醛(EMF)和乙酰丙酸乙酯(EL)。生物炭的路易斯和布朗斯台德酸位点可以通过球磨中使用的二乙酸铝 ( x ) 与硫代苹果酸 ( y )的比例来控制。铝:S-Lig( x = 2.7: y = 1.3),具有最低的路易斯酸度(38 μmol/g)和布朗斯台德酸度(14 μmol/g),在 150 ℃下反应 4 小时,由 32.6% EMF 和 19.6% EL 组成的醚化产物产率为 62.1%。 °C。Al:S-Lig(2.7:1.3) 形成 EL 的活化能 (99 kJ/mol) 高于 EMF 形成的活化能 (72 kJ/mol),从而抑制 EMF 开环,而 Al:S-Lig(2:2) )促进 EMF 开环,在 150 °C 反应 6 小时,EL 产率为 69%。反应动力学模拟表明,高路易斯酸度(93 μmol/g)不利于HMF中间体的形成,而高温(大约。170 °C)和短反应时间(<10 分钟)提高了 EMF 对 Al:S-Lig(2.7:1.3) 的选择性。回收实验证实生物炭催化剂稳定;添加剂共溶剂(乙酸乙酯、THF)抑制 EMF 开环,但与单独使用乙醇溶剂时观察到的结果相比,没有提供更高的 EMF 产率,而 DMSO 抑制 HMF 醚化。
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