Sulfonated carbon-based catalysts.

Sulfonated carbon-based catalysts. Sulfonated
carbon-based catalysts can be readily prepared by incomplete
carbonization of sulfopolycyclic aromatic compounds in conc.
H2SO4 73 or sulfonation of incompletely carbonized natural
organic matter such as D-glucose, sucrose, cellulose and
starch.37,74–77 These catalysts are highly effective and can be
recycled towards the conversion of low-cost feedstocks containing higher FFAs to biodiesel (Table 3).
More recently, cellulose-derived carbon solid acids (CCSAs)
have been widely applied in biomass conversion-related reactions, such as esterification, transesterification, hydrolysis and
dehydration. Among them, SO3H-bearing CCSA materials have
attracted particular attention.78 These materials can incorporate large amounts of hydrophilic molecules, including water,
into the carbon bulk, due to the high densities of hydrophilic
functional groups (e.g. –COOH, –OH and –SO3H) bonded to
the flexible carbon sheets (Fig. 7). Such incorporation provides
good access by reactants in solution to the SO3H groups,
which gives rise to high catalytic performance despite the
small surface area of the materials ( 95 Stable after fifty
cycles of successive
re-use
74
Oleic acid
Stearic acid
(esterification)
OMC–H2O2–
SO3H
Sulfonation of
H
2O2-treated OMC
Palmitic acid Methanol-to-oleic acid
molar ratio = 20 : 1;
80 °C; 2 h
Conv. (%) = 80 No obvious activity
loss after 5 successive
cycles
82
Oleic acid
Stearic acid
(esterification)
Sulfonated
vegetable oil
asphalt- and
petroleum
asphaltderived solid
acids
Sulfonation of an
incompletely
carbonized
vegetable oil
asphalt and
petroleum asphalt
Waste oil containing
50 wt% of oleic acid
and 50 wt% of
cottonseed oil
(esterification and
transesterification)
Methanol-to-waste oil
molar ratio = 20.9 : 1;
catalysts amount
0.3 wt% (related
to waste oil)
Waste oil conv. (%) =
95 (only having the
reaction proceeded at
220 °C; 5 h); waste oil
conv. (%) = 98
(coupling reaction and
separation; 3 h; 140 and
220 °C for the first and
second step)
Recoverable 84
Fig. 7 Schematic structures of proposed SO3H-bearing CCSA materials
carbonized at different temperatures: (a) CCSA carbonized below 723 K
and (b) CCSA carbonized above 823 K. (Adapted from ref. 78 with permission from ACS.)
Critical Review Green Chemistry
2942 | Green Chem., 2014, 16, 2934–2957 This journal is © The Royal Society of Chemistry 2014
Published on 04 March 2014. Downloaded by University of Houston on 26/03/2015 10:34:31.
View Article Online
(OMC– H2O2–SO3H) via a simple oxidation treatment of OMC
followed by sulfonation. This –SO3H group functionalized
carbon material possesses both hydrophilic groups (–SO3H,
–COOH, –OH) and a hydrophobic framework (polycyclic aromatic carbon) as well as high density of –SO3H groups, large
surface area, high pore volume and narrow pore size distribution, which lead to its evidently improved catalytic activity
for the synthesis of FAMEs from esterification of aliphatic
acids such as oleic acid, palmitic acid and stearic acid with
methanol or ethanol. Furthermore, the catalyst can retain its
initial activity after at least five consecutive catalytic cycles.82
To date, studies on the biodiesel production from transesterification of TG-containing feedstocks catalyzed by sulfonated carbon-based catalysts are few. Wang’s group recently
developed a carbon-based solid acid catalyst by sulfonation of
carbonized vegetable oil asphalt and petroleum asphalt, and
the catalyst consisted of a flexible carbon-based framework
with highly dispersed polycyclic aromatic hydrocarbons containing sulfonic acid groups. This carbon-based solid acid
exhibited high catalytic activity for simultaneous esterification
and transesterification of a waste vegetable oil containing large
amounts of FFAs, and the maximum conversion of TG and
FFA reached 80.5 and 94.8% under the conditions of 4.5 h,
220 °C, methanol-to-oil molar ratio of 16.8 : 1 and catalyst/
mixed oil mass ratio of 0.2 wt%. They explained that the high
catalytic activity is ascribed to the high acid site density, the
hydrophobicity of its carbon sheet that prevented the
hydration of –OH groups, as well as the bonded –SO3H hydrophilic functional groups that allowed more methanol to
contact the protonated carboxylic group of FFA or TG.83,84
Design of more efficient and stable carbon-based solid acid
catalysts for transesterification of TGs under mild conditions
is still a challenge.
3.1.5. HPAs and supported HPAs. HPAs are a type of solid
acid that are composed of early transition metal (V, Nb, Mo, Ta
or W)–oxygen anion clusters with unique and well-defined
structure, and they are regarded as environmentally benign
and economically feasible alternatives to conventional acid
catalysts due to their super strong Brønsted acidity, high
proton mobility, nontoxicity and stability.85–88 In the field of
acid catalysis, the most common and widely used HPAs are
Keggin-type H3PW12O40 and Wells–Dawson-type H6P2W18O62,
and they have exhibited excellent catalytic behaviors in a wide
variety of acid-catalyzed reactions including alkylation and acylation of hydrocarbons, hydration of alkenes and polymerization of THF.89–91 Recent research has found that HPAs can
also be used as catalytic systems for biomass conversion to
biofuel or other value-added important organic intermediates
(Table 4).3 For instance, Keggin-type HPAs including
H
3PW12O40, H4SiW12O40, H3PMo1

Kết quả (Việt) 1:

Sulfonated cacbon dựa trên chất xúc tác. SulfonatedCarbon-dựa chất xúc tác dễ dàng có thể được chuẩn bị bởi không đầy đủcarbonization của các hợp chất thơm sulfopolycyclic trong conc.H2SO4 73 hoặc sulfonation không đầy đủ carbonized tự nhiênCác vật chất hữu cơ như D-glucoza, sucrose, cellulose vàstarch.37,74–77 các chất xúc tác có hiệu quả cao và có thểtái chế đối với việc chuyển đổi của chi phí thấp feedstocks có cao FFAs để dầu diesel sinh học (bảng 3).Thêm mới, có nguồn gốc cellulose cacbon rắn axit (CCSAs)đã được áp dụng rộng rãi trong nhiên liệu sinh học liên quan đến chuyển đổi phản ứng, chẳng hạn như esterification, transesterification, thủy phân vàmất nước. Trong số đó, SO3H mang CCSA vật liệu cóthu hút đặc biệt attention.78 các tài liệu này có thể kết hợp các số lượng lớn các phân tử Purifying, bao gồm cả nước,vào số lượng lớn của cacbon, do mật độ cao của PurifyingNhóm chức năng (ví dụ:-COOH,-OH và -SO3H) liên kết vớiCác linh hoạt cacbon tấm (hình 7). Như vậy công ty cung cấpdễ dàng bởi chất phản ứng giải pháp cho các nhóm SO3H,mà cung cấp cho tăng tới hiệu suất cao xúc tác mặc dù nhữngdiện tích bề mặt nhỏ của các tài liệu (< 2 m2 g−1). Ví dụ,Hara của nhóm chuẩn bị một vật liệu cacbon ngành với-SO3H nhóm bằng cách sử dụng microcrystalline cellulose bột nhưbắt đầu từ vật liệu và bốc khói axít sulfuric như các-SO3Hnguồn. Vật liệu này là vô định hình carbon bao gồm-Nanographene OH-mang SO3H, -COOH và nhựa phenoltờ một cách ngẫu nhiên đáng kể. Các như chuẩn bị sulfonated cacbon dựa trên tài liệu trưng bày nhiều cao hơn xúc tácCác hoạt động cho esterification của axit oleic với methanol hơnkhác thông thường rắn Brønsted axit chất xúc tác bao gồmniobic axit hoặc sulfonated dựa trên polystyrene cation-exchangeFig. 5 so sánh hiệu suất của PrSO3H-SBA-15 và PrSO3H-KIT-6loạt so với Amberlyst 15 tại prôpionic, hexanoic, lauric, và palmiticaxit esterification với methanol ở 60 ° C. (Chuyển thể từ ref. 67 vớisự cho phép từ ACS.)Hình 6 HRTEM của: (a) cấu trúc phân cấp vĩ mô và mesopore trongMM-SBA15-4; (b) cao độ phân giải hình ảnh của mesoporous lục giácmảng trong MM-SBA15-4 và (c) mesoporous kênh trong MM-SBA15-2.(Chuyển thể từ ref. 69.)Hóa học xanh đánh giá quan trọngTạp chí này là © The Royal Society of hóa học 2014 màu xanh lá cây chem, năm 2014, 16, 2934-2957 | 2941Được đăng trên 04 Tháng ba năm 2014. Truy cập bởi Đại học Houston ngày 26/03/2015 10:34:31.Xem bài báo trực tuyếnthể loại nhựa, và nó là khoảng 60% là hoạt động như H2SO4 theo cácđiều kiện phản ứng tương tự. Tính axit mạnh mẽ của các chất xúc tác làdo thực tế là một số trong những-nhóm SO3H trong các-bonvật liệu được liên kết bởi mạnh liên kết hiđrô, có thểdẫn đến nồng độ axit mạnh do lẫn nhau điện tử-withdrawal.76,79,80 sau khi rửa bằng nước và làm khô ở 130 ° C, cácsử dụng các chất xúc tác SO3H-mang CCSA có thể được tái sử dụng 10 lầnmà không có giảm trong hoạt động. Do đó, có thể các vật liệu CCSAhoạt động như một chất xúc tác hiệu quả và tái sử dụng cho việc chuyển đổi FFAs để FAMEs tại chi phí thấp dầu feedstocks. Các-bontài liệu cũng cho thấy hiệu suất cao tác dụng xúc tác cho transesterification của triolein tiếp tục tại 130 ° C và 700 kPa, và của nóhoạt động tốt hơn thông thường axít vững chắc chẳng hạn như silicasupported Nafion (Nafion SAC-13), Amberlyst-15 và NafionNR50. Trong một khoảng 6 h, sản lượng methyl oleate đạt24.1 (SO3H-mang CCSA), 5.0 (Amberlyst-15), 1.5 (NafionNR50) và 1,1% (Nafion SAC-13). Sau khi rửa bằng nước vàsấy khô ở 130 ° C, chất xúc tác SO3H-mang CCSA được sử dụng có thểtái sử dụng 5 lần mà không có giảm trong hoạt động.Zong và Smith đã thông báo rằng một chất xúc tác sulfonated đường D-glucosederived cho thấy cao xúc tác hoạt động theo hướngesterification của axit palmitic, axit oleic và axít stearic vớimethanol so với axit niobic, Amberlyst-15 và sulfated zirconia. Hơn nữa, nó đã ổn định hoạt động tuyệt vời,và sau khi nhiều hơn năm mươi chu kỳ của tái sử dụng kế tiếp, nó vẫn còngiữ lại một tỷ lệ đáng kể cao (93%) của ban đầu của nóchất xúc tác hoạt động methyl oleate hình thành nhịp.Vì vậy, chất xúc tác đường này là rất hứa hẹn để thay thếH2SO4 như một chất xúc tác màu xanh lá cây cho hiệu quả sản xuất dầu diesel sinh họctừ axit béo cao và đặc biệt là chất thải dầu với một caoaxit value.74 Fuertes của nhóm báo cáo rằng các sulfonatedcacbon microspheres, chuẩn bị bởi sulfonation của thủy nhiệtcarbonized có nguồn gốc glucose carbonate microspheres,trưng bày đáng kể cao xúc tác hoạt động hướng tới esterification axit oleic với ethanol ở 55 ° C. Theo các điều kiện tương tự, hoạt động xúc tác là vượt trội so với Amberlyst-15.81 hơngần đây, đồng và đồng nghiệp chuẩn bị một multifunctionalizedđã ra lệnh mesoporous cacbon (OMC)-dựa trên chất xúc tác rắnBảng 3 ví dụ điển hình gần đây của việc sử dụng của carbon-dựa sulfonated chất xúc tác trong sản xuất dầu diesel sinh họcChất xúc tácSản xuất dầu diesel sinh họcChuẩn bị phương pháp phản ứng Feedstocks tiết hoạt động tái sử dụng Ref.SO3H-mangCCSASulfonation củakhông đầy đủcarbonizedMicrocrystallinecellulose bộtAxit oleic Methanol để oleic acidtỷ lệ Mol = 26:1;95 ° C; 4 h; chất xúc tácsố tiền 4 wt %(esterification);methanol để trioleintỷ lệ Mol = 62:1;130 ° C; 700 kPa; 5 h;số tiền chất xúc tác 7.3 wt %(transesterification)Esterification năng suất(%) = 100Esterification vàtransesterificationcó thể là tái 10 và5 lần mà không cógiảm trong hoạt động78Triolein(esterification vàtransesterification)TransesterificationNăng suất (%) = 98SulfonatedD-glucosederived đườngchất xúc tácSulfonation củakhông đầy đủcarbonizedD-glucozaAxit palmitic Methanol axít molartỷ lệ = 10:1; 65 ° C; 5 h;số tiền chất xúc tác 5 wt %(liên quan đến axit)Năng suất (%) > 95 ổn định sau khi năm mươichu kỳ của kế tiếptái sử dụng74Axit oleicAxit stearic(esterification)OMC-H2O2-SO3HSulfonation củaH2O2 điều trị OMCAxit palmitic Methanol để oleic acidtỷ lệ Mol = 20:1;80 ° C; 2 hConv. (%) = 80 không có hoạt động rõ ràngmất sau khi 5 kế tiếpchu kỳ82Axit oleicAxit stearic(esterification)Sulfonateddầu thực vậtnhựa đường - vàdầu khíasphaltderived rắnaxitSulfonation của mộtkhông đầy đủcarbonizeddầu thực vậtnhựa đường vàdầu hắc ínChất thải dầu có chứa50 wt % của axit oleicvà 50 wt % giácottonseed dầu(esterification vàtransesterification)Xử lý chất thải methanol dầutỷ lệ Mol = 20.9: 1;số lượng chất xúc táccách 0.3 wt % (liên quanđến chất thải dầu)Chất thải dầu conv. (%) =95 (chỉ có cácphản ứng tiến hành tại220 ° C; 5 h); chất thải dầuconv. (%) = 98(khớp nối phản ứng vàtách; 3 h; 140 và220 ° C cho lần đầu tiên vàBước thứ hai)84 có thể phục hồiHình 7 sơ đồ cấu trúc của đề xuất SO3H-mang CCSA vật liệucarbonized ở nhiệt độ khác nhau: (a) CCSA carbonized dưới 723 Kvà (b) CCSA carbonized trên 823 K. (Adapted từ ref. 78 với sự cho phép từ ACS.)Đánh giá quan trọng màu xanh lá cây hóa học2942 | Màu xanh lá cây chem, năm 2014, 16, 2934-2957 các tạp chí này là © The Royal xã hội hóa học năm 2014Được đăng trên 04 Tháng ba năm 2014. Truy cập bởi Đại học Houston ngày 26/03/2015 10:34:31.Xem bài báo trực tuyến(OMC-H2O2-SO3H) thông qua một điều trị đơn giản quá trình oxy hóa của OMCtheo sau sulfonation. Nhóm SO3H này-ngànhCarbon liệu sở hữu cả hai nhóm Purifying (-SO3H,-COOH, -OH) và một kỵ nước khuôn khổ (polycyclic thơm cacbon) cũng như các mật độ cao của-SO3H nhóm, lớndiện tích bề mặt, khối lượng cao lỗ và phân phối kích thước lỗ hẹp, mà dẫn đến của nó hoạt động được cải thiện rõ ràng xúc táccho việc tổng hợp của FAMEs từ esterification của béoaxit như axit oleic, axit palmitic và axit stearic vớimethanol hoặc cồn. Hơn nữa, chất xúc tác có thể giữ lại của nóCác hoạt động ban đầu sau khi ít nhất năm liên tiếp xúc tác cycles.82Đến nay, nghiên cứu về sản xuất dầu diesel sinh học từ transesterification TG có chứa feedstocks xúc tác bởi chất xúc tác carbon-dựa sulfonated được vài. Wang của nhóm mớiphát triển một carbon-dựa vững chắc axit chất xúc tác bởi sulfonation củacarbonized dầu hắc ín và nhựa đường dầu khí, vàchất xúc tác bao gồm một khuôn khổ dựa trên cacbon linh hoạtvới cao phân tán hydrocarbon thơm có chứa axít sulfonic nhóm. Này carbon-dựa axit rắntriển lãm cao xúc tác hoạt động cho đồng thời esterificationvà transesterification dầu thực vật thải có chứa lớnsố tiền của FFAs, và chuyển đổi tối đa của TG vàFFA đạt 80,5 và 94,8% theo các điều kiện của 4,5 h,220 ° C, methanol dầu tỷ lệ mol của 16.8: 1 và chất xúc tác /hỗn hợp dầu khối lượng tỷ lệ cách 0.2 wt %. Họ giải thích rằng caochất xúc tác hoạt động được gán cho mật độ cao trang web axit, cáchydrophobicity tấm cacbon mà ngăn cản cáchydrat hóa của nhóm-OH, cũng như ngoại quan-SO3H Purifying chức năng nhóm mà cho phép thêm methanol đểliên hệ với nhóm protonated cacboxylic FFA hoặc TG.83,84Thiết kế hiệu quả hơn và ổn định carbon-dựa vững chắc axitchất xúc tác cho transesterification của TGs nhẹ kiệnvẫn là một thách thức.3.1.5. HPAs và HPAs được hỗ trợ. HPAs là một loại rắnacid được tạo thành từ đầu các kim loại chuyển tiếp (V, Nb, Mo, Tahoặc W)-oxy anion cụm với độc đáo và được xác định rõcấu trúc, và họ được coi là môi trường lành tínhvà lựa chọn thay thế kinh tế khả thi để thông thường axítchất xúc tác do của axit Brønsted siêu mạnh, caovận động proton, nontoxicity và stability.85–88 trong lĩnh vựcxúc tác axít, HPAs phổ biến nhất và sử dụng rộng rãiLoại keggin H3PW12O40 và H6P2W18O62 Wells-Dawson-loại,và họ có trưng bày hành vi xúc tác tuyệt vời trong một rộngđa dạng của các phản ứng xúc tác axít bao gồm alkylation và acylation của hydrocarbon, hydrat hóa của anken và trùng hợp của THF.89–91 nghiên cứu gần đây đã tìm thấy có thể HPAscũng được sử dụng như là chất xúc tác hệ thống chuyển đổi nhiên liệu sinh họcnhiên liệu sinh học hoặc các trung gian hữu cơ quan trọng giá trị gia tăng(4 bàn).3 ví dụ, Keggin-loại HPAs bao gồmH3PW12O40, H4SiW12O40, H3PMo1

Kết quả (Việt) 2:

Chất xúc tác dựa trên carbon sulfo. Sulfo
chất xúc tác dựa trên carbon có thể được chuẩn bị sẵn sàng bằng cách không đầy đủ
cacbon hóa của các hợp chất thơm sulfopolycyclic trong conc.
H2SO4 73 hoặc sulfonation của tự nhiên không hoàn toàn thành than
chất hữu cơ như D-glucose, sucrose, cellulose và
starch.37,74-77 Những chất xúc tác được đánh giá cao hiệu quả và có thể được
tái chế đối với việc chuyển đổi của nguyên liệu chi phí thấp có chứa FFAs cao hơn dầu diesel sinh học (Bảng 3).
Gần đây hơn, các axit rắn carbon cellulose có nguồn gốc từ (CCSAs)
đã được áp dụng rộng rãi trong các phản ứng chuyển đổi liên quan đến sinh khối, chẳng hạn như este hóa, transester, thủy phân và
mất nước. Trong số đó, vật liệu UBBAXH SO3H chịu đã
thu hút đặc biệt attention.78 Những vật liệu này có thể kết hợp một lượng lớn các phân tử ưa nước, kể cả nước,
thành phần lớn carbon, do mật độ cao ưa
nhóm chức năng (ví dụ như -COOH, -OH và - SO3H) liên kết với
các tấm carbon linh hoạt (Fig. 7). Thành lập công ty như cung cấp
truy cập tốt bởi chất phản ứng trong dung dịch để các nhóm SO3H,
mà đưa đến hiệu suất xúc tác cao mặc dù
diện tích bề mặt nhỏ của vật liệu (<2 m2 g-1). Ví dụ,
nhóm Hara đã chuẩn bị một vật liệu carbon chức hóa với
nhóm -SO3H bằng cách sử dụng bột microcrystalline cellulose như
các nguyên liệu ban đầu và bốc khói axit sulfuric là -SO3H
nguồn. Đây là vật liệu carbon vô định hình gồm
-SO3H, -COOH và nanographene phenolic OH mang
tờ một cách đáng kể ngẫu nhiên. Các vật liệu carbon dựa trên sulfo như chuẩn bị trưng bày xúc tác cao hơn nhiều
hoạt động cho quá trình este hóa của axit oleic với methanol hơn
rắn Bronsted chất xúc tác axit thông thường khác bao gồm cả
axit niobic hoặc sunfonat polystyrene dựa trên cation-exchangeFig. 5 hiệu suất so sánh của PrSO3H-SBA-15 và PrSO3H-KIT-6
loạt so Amberlyst 15 trong propanoic, hexanoic, lauric, palmitic và
axit este hóa với methanol ở 60 ° C. (Trích từ ref. 67 với
sự cho phép của ACS.)
Hình. 6 HRTEM của: (a) vĩ mô theo cấp bậc và cấu trúc mesopore trong
MM-SBA15-4; (b) hình ảnh độ phân giải cao của mao lục giác
mảng trong MM-SBA15-4 và (c) các kênh mao trong MM-SBA15-2.
(Trích từ 69. ref.)
Hóa học Xanh Critical xét
tạp chí này © The Royal Society Hóa học . 2014 Xanh Chem, năm 2014, 16, 2934-2957 | 2941
Được đăng trên 04 Tháng Ba năm 2014. Downloaded bởi Đại học Houston vào 26/03/2015 10:34:31.
Xem Điều online
nhựa có thể, và nó là ca. 60% hoạt động như H2SO4 dưới
điều kiện phản ứng tương tự. Các axit mạnh mẽ của các chất xúc tác là
do thực tế rằng một số các nhóm -SO3H trong carbon
liệu có liên kết hydro mạnh, có thể
dẫn đến nồng độ axit mạnh do lẫn nhau electron-withdrawal.76,79,80 Sau khi rửa với nước và sấy ở 130 ° C,
sử dụng SO3H chịu UBBAXH chất xúc tác có thể được tái sử dụng 10 lần
mà không cần giảm hoạt động. Do đó, các vật liệu UBBAXH có thể
hoạt động như một chất xúc tác hiệu quả và tái sử dụng cho việc chuyển đổi FFAs để càng có chỗ đứng trong chi phí thấp nguyên liệu dầu. Các carbon
vật liệu cũng cho thấy hiệu suất xúc tác cao cho transester của TRIOLEIN tố tụng tại 130 ° C và 700 kPa, và nó
hoạt động vượt trội so với các axit rắn thông thường như silicasupported Nafion (Nafion SAC-13), Amberlyst-15 và Nafion
NR50. Trong khoảng thời gian 6 h, sản lượng của metyl oleat đạt
24,1 (SO3H chịu UBBAXH), 5.0 (Amberlyst-15), 1.5 (Nafion
NR50) và 1,1% (Nafion SAC-13). Sau khi rửa bằng nước và
sấy ở 130 ° C, được sử dụng SO3H chịu UBBAXH chất xúc tác có thể được
tái sử dụng 5 lần mà không có giảm hoạt động.
Zong và Smith đã báo cáo rằng một loại đường chất xúc tác D-glucosederived sunfonat cho thấy hoạt tính xúc tác cao hơn đối với
este hóa của axit palmitic , acid oleic và axit stearic với
methanol so với axit niobic, Amberlyst-15 và zirconia sulfate. Hơn nữa, nó đã hoạt động ổn định tuyệt vời,
và sau hơn năm mươi chu kỳ liên tiếp tái sử dụng, nó vẫn còn
giữ lại một tỷ lệ khá cao (93%) so với bản gốc
hoạt tính xúc tác trong phản ứng hình thành metyl oleat.
Do đó, chất xúc tác đường này là rất hứa hẹn để thay thế
H2SO4 như một chất xúc tác màu xanh lá cây để sản xuất dầu diesel sinh học hiệu quả
từ các axit béo cao hơn và đặc biệt là các loại dầu thải với một cao
value.74 axit nhóm Fuertes của báo cáo rằng các sunfonat
microspheres carbon, chuẩn bị của sulfonation của thủy nhiệt
carbon microspheres carbonate glucose có nguồn gốc,
trưng bày hoạt tính xúc tác cao đáng kể đối với các este hóa của axit oleic với ethanol ở 55 ° C. Theo các điều kiện tương tự, hoạt động xúc tác của nó là cấp trên để Amberlyst-15,81 More
gần đây, Đồng và đồng nghiệp đã chuẩn bị một multifunctionalized
ra lệnh carbon mao (OMC) dựa trên chất xúc tác rắn
Bảng 3 ví dụ điển hình gần đây của việc sử dụng các sunfonat chất xúc tác dựa trên carbon trong sản xuất dầu diesel sinh học
Catalyst
Biodiesel sản xuất
Chuẩn bị các điều kiện nguyên liệu phương pháp phản ứng Hoạt động tái chế Ref.
SO3H-mang
UBBAXH
Sulfonation của
không hoàn
thành than
vi tinh
bột cellulose
axit oleic Methanol-to-oleic axit
tỉ lệ mol = 26: 1;
95 ° C; 4 h; chất xúc tác
số tiền 4% khối lượng
(este hóa);
methanol-to-TRIOLEIN
tỉ lệ mol = 62: 1;
130 ° C; 700 kPa; 5 h;
chất xúc tác số tiền 7,3% khối lượng
(ester)
năng suất quá trình este hóa
(%) = 100
Este hóa và
transester
có thể được tái sử dụng 10 và
5 lần mà không có
giảm hoạt động của
78
TRIOLEIN
(este hóa và
ester)
transester
Năng suất (%) = 98
sulfo
D-glucosederived đường
chất xúc tác
Sulfonation của
không hoàn
thành than
D-glucose
axit Palmitic mol Methanol-to-acid
tỷ lệ = 10: 1; 65 ° C; 5 h;
lượng chất xúc tác 5% khối lượng
(liên quan đến acid)
Năng suất (%)> 95 Stable sau năm mươi
chu kỳ liên tiếp
tái sử dụng
74
axit oleic
Axít stearic
(este)
OMC-H2O2-
SO3H
Sulfonation của
H
2O2 điều trị OMC
axit Palmitic Methanol-to-oleic axit
mol tỷ lệ = 20: 1;
80 ° C; 2 h
Conv. (%) = 80 Không có hoạt động rõ ràng
mất sau 5 liên tiếp
chu kỳ
82
axit oleic
axit stearic
(este)
sulfo
dầu thực vật
asphalt- và
dầu khí
asphaltderived rắn
axit
Sulfonation của một
không đầy đủ
các bon hóa
dầu thực vật
đường nhựa và
bê tông nhựa dầu khí
dầu thải có chứa
50% trọng lượng của oleic axit
và 50% trọng lượng của
dầu hạt bông
(este hóa và
ester)
dầu Methanol-to-chất thải
mol tỷ lệ = 20,9: 1;
chất xúc tác số tiền
0,3% khối lượng (liên quan
đến chất thải dầu)
conv dầu thải. (%) =
95 (chỉ có các
phản ứng tiến hành ở
220 ° C, 5 h); lãng phí dầu
conv. (%) = 98
(phản ứng liên kết và
tách; 3 h; 140 và
220 ° C cho những người đầu tiên và
bước thứ hai)
có thể thu hồi 84
Fig. 7 cấu trúc Schematic của đề xuất SO3H mang vật liệu UBBAXH
carbon ở nhiệt độ khác nhau: (a) UBBAXH carbon dưới 723 K
và (b) UBBAXH carbon trên 823 K. (Trích từ ref 78 với sự cho phép của ACS..)
Critical Xem lại học Xanh
2942 | Xanh Chem., 2014, 16, 2934-2957 tạp chí này © The Royal Society Hóa học năm 2014
đăng trên 04 Tháng ba 2014. Downloaded bởi Đại học Houston vào 26/03/2015 10:34:31.
Xem Điều Trực tuyến
(OMC- H2O2-SO3H) thông qua một quá trình oxy hóa điều trị đơn giản của OMC
sau sulfonation. Nhóm -SO3H chức hóa này
chất liệu carbon sở hữu cả hai nhóm ưa nước
(-SO3H, -COOH, -OH) và một khuôn khổ kỵ nước (cacbon thơm đa vòng) cũng như mật độ cao của các nhóm -SO3H, lớn
diện tích bề mặt, thể tích lỗ xốp cao và lỗ chân lông thu hẹp phân bố kích thước, dẫn đến hoạt tính xúc tác được cải thiện rõ ràng của nó
đối với sự tổng hợp của fames từ este hóa của béo
axit như axit oleic, acid palmitic và axit stearic với
methanol hoặc ethanol. Hơn nữa, các chất xúc tác có thể giữ lại nó
hoạt động ban đầu sau khi liên tiếp ít nhất là năm cycles.82 xúc tác
đến nay, các nghiên cứu về việc sản xuất dầu diesel sinh học từ transester của TG chứa nguyên liệu xúc tác bởi các chất xúc tác dựa trên carbon sunfonat rất ít. Nhóm Wang gần đây đã
phát triển một chất xúc tác axit rắn carbon dựa trên bằng sulfonation của
nhựa dầu thực vật carbon và nhựa đường dầu mỏ, và
các chất xúc tác bao gồm một khuôn khổ dựa trên carbon linh hoạt
với phân tán cao polycyclic aromatic hydrocarbons có chứa nhóm axit sulfonic. Axit rắn dựa trên carbon này
trưng bày hoạt tính xúc tác cao cho este hóa đồng thời
và ester của dầu thực vật thải có chứa lượng lớn
các khoản FFAs, và việc chuyển đổi tối đa của TG và
FFA đạt 80,5 và 94,8% theo các điều kiện của 4,5 h,
220 ° C, tỷ lệ mol methanol-to-dầu 16,8: 1 và chất xúc tác /
hỗn hợp dầu tỷ lệ khối lượng là 0,2% khối lượng. Họ giải thích rằng cao
hoạt tính xúc tác được cho là do mật độ site axit cao,
sợ nước của tấm carbon của nó đã ngăn cản sự
hydrat hóa của các nhóm -OH, cũng như các nhóm chức ngoại quan -SO3H ưa nước cho phép methanol hơn để
liên lạc với các carboxylic proton nhóm của FFA hoặc TG.83,84
Thiết kế hiệu quả hơn và ổn định axit rắn carbon dựa trên
chất xúc tác cho transester của TGS dưới điều kiện ôn hòa
vẫn là một thách thức.
3.1.5. HPAs và HPAs hỗ trợ. HPAs là một loại rắn
axit đó được cấu tạo của kim loại chuyển tiếp đầu (V, Nb, Mo, ​​Ta
hay W) cụm anion-oxy với độc đáo và được xác định rõ
cơ cấu, và họ được coi là lành tính với môi trường
thay thế và khả thi về mặt kinh tế với quy ước axit
xúc tác do nồng độ acid trong siêu mạnh Bronsted, cao
proton di động, nontoxicity và stability.85-88 Trong lĩnh vực
xúc tác axit, HPAs phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi là
Keggin loại H3PW12O40 và Wells-Dawson loại H6P2W18O62,
và họ đã trưng bày những hành vi xúc tác tuyệt vời trong một rộng
loạt các phản ứng axit xúc tác bao gồm alkyl hóa và acyl hóa của hydrocarbon, hydrat hóa của các anken và trùng hợp của THF.89-91 nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng HPAs có thể
cũng được sử dụng như các hệ thống xúc tác cho chuyển đổi sinh khối thành
nhiên liệu sinh học hoặc trung gian khác giá trị gia tăng quan trọng hữu cơ
(Bảng 4) 0,3 Ví dụ, Keggin loại HPAs bao gồm
H
3PW12O40, H4SiW12O40, H3PMo1