二氧化锆负载碱金属催化剂的制备及其催化葡萄糖转化性能

王晓军， 鲁 妮， 付源益， 逯 畅， 王坤华， 管美丽， 于 昊

(山东科技大学 化学与生物工程学院,山东 青岛 266590)

生物质作为一种极具发展前景的可再生资源，是制备化学品和燃料的宝贵原料。目前，利用生物质资源制备能源和化学品是社会发展的一个重要方向[1]，将碳水化合物有效地转化为有价值的化学物质被认为是补充或取代传统石化工艺的一种潜在方法[2]。其中，5-羟甲基糠醛(5-HMF)作为己糖的脱水产物被认为是一种重要的可再生化学平台分子[3-5]，可以替代石化产品，创造有价值的新产品[6-8]。因此，生物质制备5-羟甲基糠醛已经成为研究生物质资源综合利用的热点之一[9-11]。利用己糖作为原料催化脱水是制备5-HMF的主要方法[12]，但是在没有催化剂的情况下转化率较低。目前已研制出多种催化剂用于高效制备5-HMF，包括聚合物[13]、氧化物[14]、介孔氧化硅[15]、蒙脱石[16]、沸石[17]、碳质固体材料[18]和离子液体等。其中，利用强酸阳离子交换树脂、沸石或无机酸等作为脱水催化剂可以提高5-HMF的收率，但这些催化剂存在成本高、转化率和选择性低等问题[19-22]。金属氧化物因其表面孔道形式多样而利于催化反应效率的提高，但是目前报道的氧化物催化剂催化性能差、成本高且不利于工业化。因此，开发一种经济高效的多相催化剂对提高己糖异构化脱水制备5-HMF的效率具有重要意义，这也成为绿色经济的生产5-HMF的必然趋势。

二氧化锆(ZrO2)是一种重要的催化剂和载体材料[23]，同时具有Lewis酸中心和Lewis碱中心，能够促进葡萄糖异构化以及异构化后的葡萄糖脱水。……