在zro2掺杂石墨电极上从生物质衍生的5-羟甲基糠醛有效生产2,5-二甲基呋喃

摘要

本研究采用新型zro2掺杂石墨电极，以生物质衍生的5-羟甲基糠醛(HMF)为原料，通过两步法有效地制备了一种有前途的生物燃料- 2,5-二甲基呋喃(DMF)。首先，以ZnCl2为催化剂，NH4Br为促进剂，以果糖为原料制备HMF，最高收率达96%。然后，在zro2掺杂石墨电极上实现了从HMF到DMF的有效转化。ZrO2为单斜相。在掺zro2 8%的石墨电极上，DMF的产率最高可达30.7%。

实验内容

ZnCl2浓度由0.8 g/L增加到2.8 g/L, HMF收率降低。ZnCl2被认为是一种路易斯酸催化剂，它对HMF的产率有双重影响。一方面，ZnCl2浓度的增加提高了体系酸度，促进了果糖向HMF的转化;另一方面，过高的酸度会导致HMF的降解。因此，本实验中ZnCl2从果糖制备HMF的适宜浓度为0.8 g/L。

XRD检测得到的峰属于单斜相，这些结果表明所制备的ZrO2主要晶型为单斜相。制备了不同掺量ZrO2(2%、3%、4%、6%、8%、10%和12%)的石墨电极，并采用循环伏安法测定了电极的电化学活性。每个电极都有一个还原峰和一个氧化峰，表明所有电极都具有电化学活性。

还原峰电位(Epa)约为1.0 V，氧化峰电位(Epc)约为0.00 V ~ 0.35 V。两个峰电位的差值DEp远大于59 mV，说明电催化过程是不可逆的。此外，还原峰值电流(Ipa)远大于氧化峰值电流(Ipc)，这也表明该过程是不可逆的。

结论

在本工作中，以羟甲基糠醛为中间体，通过两步法有效地从果糖中制备DMF。第一步以氯化锌为催化剂，NH4Br为促进剂，可使果糖转化为96%的羟甲基糠醛。第二步，利用zro2掺杂石墨电极实现了从HMF有效生产DMF。ZrO2为单斜相。在zro2掺杂8%的条件下，DMF的产率最高可达30.7%。

转自：“科研一席话”微信公众号

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