地区：上海市 宝山区
关键词：绍兴文理学院
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001794
成果描述：
| 任务来源：该课题为国家自然科学基金项目，项目编号：21203122。研究领域及原理：研究主要涉及到物理化学多相催化领域，主要集中在制备新型高效的功能化纳米多孔固体酸材料，实现生物质的高效催化转化制备清洁生物能源及高附加值精细化学品的催化制备。课题组设计多孔固体酸的理念是：调控材料表面浸润性，实现超疏水、超亲油固体酸材料的制备，大幅度提高催化活性中心的耐水解及对水的稳定性，同时改善材料与有机反应底物的相容性，进而提高催化过程中反应物及产物的扩散和传质。提高固体酸材料酸中心强度及密度及骨架交联度，进而大幅度提高材料在多类酸催化反应中的催化性能及催化剂的再生能力。改善固体酸材料的微观结构，增加其活性中心暴露度及抗积碳性能，多孔材料和合成主要利用模板自组装过程，水热、溶剂热合成等原理。主要性能指标：制备的固体酸具有丰富的纳米多孔结构，比表面积大于200m<'2>/g，材料骨架具有优异的疏水、亲油性能；酸中心为是磺酸根，强酸性离子液体等可调，酸强度达到硫酸水平；材料热稳定性达到200度以下长时间使用，制备的固体酸在催化生物质转化制备生物能源及大分子精细化学品催化转化中显示优异的催化性能，远远优于强酸性离子交换树脂，杂多酸，酸性沸石及碳基固体酸等常见酸催化剂，达到均相硫酸、盐酸的催化效率，同时制备的固体酸表现出优异的再生性能及抗积碳能力。研究方法及手段：课题中课题组设计不同结构的功能单体，合成方法及功能化手段实现结构可控的多孔固体酸的制备，通过氮气吸附-脱附，固体核磁，XPS，元素分析等对材料的孔结构，骨架交联结构及酸中心强度、密度等进行表征，实现材料的可控制备。另外选择十六酸三甘油酯，植物油，废弃油脂，微晶纤维素等生物质为原料，利用制备的固体酸催化其转化制备清洁生物能源，利用气相色谱，液相色谱，气质联用仪等对生物质转化效率进行评价，与常规固体酸，均相液体酸等进行对比。研究结果、结论及分析：通过对材料结构及酸中心的调变实现对固体酸材料的疏水性及对有机物相容性的改善，大大增加催化中心暴露度。课题组制备的系列固体酸材料的催化性能远远超过常见固体酸，在催化生物质转化制备清洁生物能源的反应中一定程度上超过均相液体酸的催化性能。课题组的研究成果对于设计新型、高效的固体酸材料并应用于催化制备生物能源及高附加值精细化学品具有重要的理论指导意义。 |
