关键词:
5-羟甲基糠醛
氧化衍生物
固定化
固定化催化剂
催化性能
摘要:
5-羟甲基糠醛(HMF)及其氧化衍生物已被公认为是连接生物质资源和未来能源行业的桥梁.这些宝贵的可再生生物质资源可以转化为许多高附加值的化学品,能够有效解决化石资源日益减少和环境污染等问题.固定化催化剂技术作为一种绿色高效合成HMF及其氧化衍生物的策略,不仅可以提高产物的产率和选择性,还可以通过设计载体来调控固定化催化剂的催化性能.本文综述了近年来固定化催化剂在HMF及其氧化衍生物合成中的应用,重点探讨了不同固定化催化剂的制备方法及其催化性能.通过系统全面的介绍,本文作为固定化催化剂技术在HMF及其氧化衍生物的合成提供了新思路.
本文从固定化酶、细胞和化学催化剂三方面展开,分析了不同类型固定化技术在合成HMF及其氧化衍生物中的应用.针对温度和pH值的波动导致酶和细胞的失活,可重复使用性较差以及难以与反应体系分离的问题,总结了不同载体结构包括水凝胶、碳基材料、硅基材料、共价有机框架和金属有机框架(MOF)等对酶的固定化方法,考察这些固定化酶在HMF及其氧化衍生物中的催化效率、选择性和重复使用性能,并总结了不同固定化方法的制备条件及催化反应条件,并对重复使用性降低的原因进行了分析.介绍了固定化细胞在HMF及其氧化衍生物合成中的应用,由于细胞的特殊性,常采用壳聚糖、海藻酸钙等生物相容性较好的物质作为固定化载体,并分析了这些固定化细胞的催化效率以及重复使用性能.化学催化剂金属纳米颗粒的聚集会降低其催化活性,将金属纳米颗粒固定在多孔材料中,通过相互作用和空间限制效应促进了其稳定,从而防止催化剂制备和催化过程中的聚集.介绍了多种载体,如传统沸石咪唑,二氧化硅,MOF载体,聚合物载体固定化学催化剂用于合成HMF及其氧化衍生物方面的催化效率、选择性以及重复使用性能,并对不同固定化化学催化剂的制备方法进行了描述.最后,展望了固定化催化剂未来的发展方向,包括高性能固定化催化剂的制备、固定化催化剂的制备和催化机理等.
综上,本文综述了固定化催化剂在HMF及其氧化衍生物合成中的应用,阐述了多种体系的固定化方法及催化性能,为绿色可持续的催化技术在生物质资源应用方面提供了参考.