活性炭负载氧化物催化剂生产乳酸乙酯

从环境和工业角度来看，开发用于将生物质转化为高价值化学品和材料的新型活性炭多相催化剂具有吸引力。然而从生物质资源生产化学品(如乳酸及其酯、乳酸烷基酯)日益增长的工业兴趣引起了广泛关注，因为它们被认为是当今很有前途的结构单元单体和绿色溶剂之一。乳酸可用作多种下游化学品(例如丙烯酸和丙二醇)的构建块分子，可用于聚酯、碳酸酯和聚氨酯以及聚(乳酸)塑料，乳酸烷基酯可用作生物基、可再生、可生物降解的绿色溶剂。本次研究活性炭负载的锡和锌氧化物催化剂，用于将丙糖、己糖和木质纤维素生物质水解物溶液转化为乳酸乙酯。

活性炭负载氧化锡和氧化锌催化剂

本研究的主要目的是生产活性炭基多相催化剂，用于尽可能高效和选择性地从木质纤维素前体材料生产乳酸乙酯。活性炭载体具有大表面积、高孔体积、表面官能团诱导的酸碱特性和相对较高的机械强度，因此它们已经应用于特定的生物质价值化过程。作为活性炭催化剂载体的前体，水解木质素(生物质水解产生的废物部分)被使用并用硝酸处理改性以含有氧官能团。通过浸渍法制备了活性炭载体上的锡或锌氧化物。活性炭催化剂用于将丙糖、己糖和木质纤维素生物质水解物的模型溶液转化为乳酸乙酯，通过测试验证乳酸乙酯的产率。

丙糖转化

二羟基丙酮的转化是通过在160℃的氮气下以600rpm混合，在使用0.1g催化剂载氧化锡活性炭或载氧化锌活性炭和0.2gDHA进行的。反应器系统中160℃时反应溶液的压力约为10bar。使用活性炭载氧化锡催化剂在1小时内实现了DHA的完全转化，当DHA转化15分钟后，乳酸乙酯的选择性和产率>99%将近100%。4小时后，活性炭载氧化锌催化剂的DHA转化率为92%，乳酸乙酯的产率为52%，与载氧化锡活性炭催化剂相比，反应速度要慢得多。在我们的研究中，DHA完全转化为乳酸乙酯(>99%)是在1小时内用锡催化剂实现的，但是，必须注意反应条件，即本研究中的温度更高。据说路易斯酸与布朗斯台德酸位点的组合提高了转化的活性和选择性。