项目名称: 生物质基呋喃二甲醛的绿色合成

项目编号: No.21472189

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 陈金铸

作者单位: 暨南大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 2,5-呋喃二甲醛(DFF)在药物、高分子、能源材料制备等方面均有重要用途。本项目拟构建新型酸-金属双功能催化剂多孔酸性聚金属卟啉,以氧气为氧化剂,完成廉价的可再生生物质基果糖一步、高效、绿色、经济地定向转化为高附加值的DFF。项目拟通过调变催化剂骨架链接基团的体积来调节其孔径、比表面积等孔结构参数,通过调变催化剂酸密度和金属种类/含量来调节其催化脱水和催化氧化反应性能,研究催化剂中酸组分与金属组分在催化反应过程中的协同作用与平衡机制,揭示果糖脱水与5-羟甲基呋喃甲醛氧化反应的归并与耦合机制。项目的实施将加深对双功能催化体系构筑规律的认识,将为用于生物质能转化的多功能催化剂的可控合成提供新思路,也将为生物质能源高值化利用、可再生资源的绿色转化与规模化利用提供理论依据和技术支撑。因此,本项目的开展既具有科学理论价值又有经济效益、社会意义。

中文关键词: 双功能催化剂;生物质转化;绿色催化;机理研究;串联反应

英文摘要: 2,5-Diformylfuran (DFF) has received particular attention due to the various applications in pharmaceuticals, functional polymers and energy-materials etc. This project aims to carry out study on one-pot aproach to DFF from cheap fructose over the novel acid-metal bifunctional catalysts through dehydratic oxidation pathway. The bifunctional catalysts are metalloporphyrin based acidic porous organic polymers. DFF will therefore be produced by the acid (H+)-catalyzed dehydration of fructose, followed by the metalloporphyrin M(Por)-catalyzed aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF). The porous properties such as pore diameters and surface areas of the catalyst will be tuned by the size of linker molecules. The catalytic performance of the bi-functional catalyst on dehydration and oxidation reactions will be tuned by the controllable tuning the acid density and metal content, respectively. The mechanism on dehydration of fructose and oxidation of HMF will be investigated, and highly selective conversion of fructose to DFF will be relalized. The ratio of acid density to the transition metal density (nH+/nM) of the catalyst is used to monitor the balance between the dehydration and oxidation functions in this research, which will provide theoretical guidance for the construction of high efficient bifunctional catalysts. The goal of this project is to enhance understanding of the roles of construction for bifunctional catalytic system, to provide a theoretical basis for the high-value utilization of biomass resource. The research thus has great theoretical significance and potential application values.

英文关键词: bifunctional catalyst;biomass conversion;green catalysis;mechanism study;tandem reaction

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