注册 English

磷酸锆催化剂用于生物质转化

迪帆 ,  倪文秀 ,  侯震山

downloadPDF
引用本文: 迪帆,  倪文秀,  侯震山. 磷酸锆催化剂用于生物质转化[J]. 催化学报, 2017, 38(11): 1784-1793. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62908-5 shu
Citation:  Difan Li,  Wenxiu Ni,  Zhenshan Hou. Conversion of biomass to chemicals over zirconium phosphate-based catalysts[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(11): 1784-1793. doi: 10.1016/S1872-2067(17)62908-5 shu

磷酸锆催化剂用于生物质转化

  • 华东理工大学化学与分子工程学院, 工业催化研究所, 结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室, 上海 200237

  • 基金项目:

    国家自然科学基金（21373082，21773061）；上海市教育委员会科研创新项目（15ZZ031）.

摘要: 随着化石燃料的减少和能源危机的加重，开发利用可再生的新能源迫在眉睫.生物质作为一种重要的可再生资源，是现代化学工业中的能源和有机碳的重要潜在替代物，将其转化为高附加值化学品具有巨大的开发潜力和实际应用价值.因此，对于生物质资源的高效转化及综合利用越来越受到人们的广泛关注，而催化化学转化是当前实现生物质升值利用的重要途径之一.
近年来，磷酸锆逐渐发展成为一种新型的过渡金属磷酸盐多功能材料，在离子交换，吸附，质子传导，光化学，材料化学，催化等领域具有广泛的应用.根据我们和其他课题组的研究基础，本文简要总结了无定形、介孔和结晶型磷酸锆（α、γ、τ）特别是α-磷酸锆材料的制备方法，结构和催化性能.在其结构中，不同的磷氧基团和水分子，锆氧八面体和磷氧四面体通过氧桥相互连接在一起.在特定的制备条件下，可以得到无定形磷酸锆、层状结构的α/γ-磷酸锆或者三维结构的τ-磷酸锆.磷酸锆材料具有极高的热稳定性，优异的耐水能力，且在极性介质（包括水相）中仍然能够显示出中强酸性，不仅具有布朗斯特酸性和路易斯酸性，而且通过控制磷和锆的比例可以调节两种酸的浓度.本文重点介绍了磷酸锆催化剂在生物质平台分子转化（如催化脱水，加氢/氢解，氧化和酯化等）反应中的最新研究进展，特别指出，磷酸锆表现出的高热稳定性，耐水性和中强酸性使其成为具有高活性、高稳定性的多相催化剂.已有研究表明，磷酸锆既可以直接作为固体酸催化剂，也可以将其它金属及其氧化物等活性组分负载于酸性磷酸锆上，可构建包含酸中心、金属中心的多功能催化剂，实现酸催化、加氢、氧化等多步反应，从而应用于由生物质平台分子制取燃料或者精细化学品催化转化过程.
总之，磷酸锆用于生物质转化已经取得了一些重要的进展，也是目前该领域的研究热点之一.虽然已有很多磷酸锆催化剂的研究工作，但是在该领域仍然需要更加深入和广泛的研究.在了解催化反应机理的基础上，更加精确设计、改良催化剂的结构，高效应用在生物质转化以及其他催化反应中.

English

    1. [1] Y. P. Zhu, T. Z. Ren, Z. Y. Yuan, Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 4258-4279.

    2. [2] S. S. Chen, T. Maneerung, D. C. W. Tsang, Y. S. Ok, C. H. Wang, Chem. Eng. J., 2017, 328, 246-273.

    3. [3] M. Hara, K. Nakajima, K. Kamata, Sci. Technol. Adv. Mater., 2015, 16, 034903.

    4. [4] Q. N. Xia, Z. J. Chen, Y. Shao, X. Q. Gong, H. F. Wang, X. H. Liu, S. F. Parker, X. Han, S. H. Yang, Y. Q. Wang, Nat. Commun., 2016, 7, 11162.

    5. [5] A. Villa, N. Dimitratos, C. E. Chan-Thaw, C. Hammond, L. Prati, G. J. Hutchings, Acc. Chem. Res., 2015, 48, 1403-1412.

    6. [6] C. H. Zhou, H. Zhao, D. S. Tong, L. M. Wu, W. H. Yu, Catal. Rev. Sci. Eng., 2013, 55, 369-453.

    7. [7] L. Hu, L. Lin, Z. Wu, S. Y. Zhou, S. J. Liu, Renew. Sust. Energ. Rev., 2017, 74, 230-257.

    8. [8] H. M. Gan, X. G. Zhao, B. N. Song, L. Guo, R. Zhang, C. Chen, J. Z. Chen, W. W. Zhu, Z. S. Hou, Chin. J. Catal., 2014, 35, 1148-1156.

    9. [9] B. Liu, C. Ba, M. M. Jin, Z. H. Zhang, Ind. Crop. Prod., 2015, 76, 781-786.

    10. [10] J. Tuteja, H. Choudhary, S. Nishimura, K. Ebitani, ChemSusChem, 2014, 7, 96-100.

    11. [11] N. Li, G. A. Tompsett, G. W. Huber, ChemSusChem, 2010, 3, 1154-1157.

    12. [12] P. Bhanuchander, S. S. Priya, V. P. Kumar, Sk. Hussain, N. Pethan Rajan, S. K. Bhargava, K. V. R. Chary, Catal. Lett., 2017, 147, 845-855.

    13. [13] F. Wang, Z. L. Yuan, B. Liu, S. H. Chen, Z. H. Zhang, J. Ind. Eng. Chem., 2016, 38, 181-185.

    14. [14] R. H. Lin, Y. J. Ding, Materials, 2013, 6, 217-243.

    15. [15] Y. J. Zhou, R. C. Huang, F. C. Ding, A. D. Brittain, J. J. Liu, M. Zhang, M. Xiao, Y. Z. Meng, L. Y. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 7417-7425.

    16. [16] G. Alberti, S. Murcia-Mascarós, R. Vivani, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 9291-9295.

    17. [17] A. M. K. Andersen, P. Norby, J. C. Hanson, T. Vogt, Inorg. Chem., 1998, 37, 876-881.

    18. [18] F. Li, L. J. France, Z. Cai, Y. Li, S. Liu, H. Lou, J. Long, X. Li, Appl. Catal. B, 2017, 214, 67-77.

    19. [19] P. Wu, Y. M. Liu, M. Y. He, M. Iwamoto, Chem. Mater., 2005, 17, 3921-3928.

    20. [20] M. Pica, R. Vivani, A. Donnadio, E. Troni, S. Fop, M. Casciola, Inorg. Chem., 2015, 54, 9146-9153.

    21. [21] R. Vivani, G. Alberti, F. Costantino, M. Nocchetti, Microporous Mesoporous Mater., 2008, 107, 58-70.

    22. [22] S. K. Das, M. K. Bhunia, A. K. Sinha, A. Bhaumik, ACS Catal., 2011, 1, 493-501.

    23. [23] P. Sreenivasulu, N. Viswanadham, T. Sharma, B. Sreedhar, Chem. Commun., 2014, 50, 6232-6235.

    24. [24] G. Alberti, M. Casciola, U. Costantino, R. Vivani, Adv. Mater., 1996, 8, 291-303.

    25. [25] L. Sun, W. J. Boo, H. J. Sue, A. Clearfield, New J. Chem., 2007, 31, 39-43.

    26. [26] Y. Cheng, X. Wang, S. Jaenicke, G. K. Chuah, ChemSusChem, 2017, 10, 3235-3242.

    27. [27] A. R. Hajipour, H. Karimi, Appl. Catal. A, 2014, 482, 99-107.

    28. [28] Y. J. Zhou, J. J. Liu, M. Xiao, Y. Z. Meng, L. Y. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 5547-5555.

    29. [29] H. M. H. Alhendawi, J. Solid State Chem., 2013, 201, 24-28.

    30. [30] Y. Qiao, N. Theyssen, Z. Hou, Recycl. Catal., 2015, 2, 36-60.

    31. [31] M. P. Wang, H. M. Yang, Y. Z. Xie, X. H. Wu, C. Chen, W. B. Ma, Q. F. Dong, Z. S. Hou, RSC Adv., 2016, 6, 29769-29778.

    32. [32] E. Nikolla, Y. Román-Leshkov, M. Moliner, M. E. Davis, ACS Catal., 2011, 1, 408-410.

    33. [33] V. V. Ordomsky, J. C. Schouten, J. van der Schaaf, T. A. Nijhuis, ChemCatChem, 2012, 4, 129-133.

    34. [34] V. V. Ordomsky, J. van der Schaaf, J. C. Schouten, T. A. Nijhuis, ChemSusChem, 2012, 5, 1812-1819.

    35. [35] V. V. Ordomsky, V. L. Sushkevich, J. C. Schouten, J. van der Schaaf, T. A. Nijhuis, J. Catal., 2013, 300, 37-46.

    36. [36] V. V. Ordomsky, J. van der Schaaf, J. C. Schouten, T. A. Nijhuis, ChemSusChem, 2013, 6, 1697-1707.

    37. [37] R. Weingarten, Y. T. Kim, G. A. Tompsett, A. Fernández, K. S. Han, E. W. Hagaman, W. C. Conner Jr., J. A. Dumesic, G. W. Huber, J. Catal., 2013, 304, 123-134.

    38. [38] C. Antonetti, M. Melloni, D. Licursi, S. Fulignati, E. Ribechini, S. Rivas, J. C. Parajó, F. Cavani, A. M. Raspolli Galletti, Appl. Catal. B, 2017, 206, 364-377.

    39. [39] A. Jain, A. M. Shore, S. C. Jonnalagadda, K. V. Ramanujachary, A. Mugweru, Appl. Catal. A, 2015, 489, 72-76.

    40. [40] H. M. Xu, Z. C. Miao, H. H. Zhao, J. Yang, J. Zhao, H. L. Song, N. Liang, L. J. Chou, Fuel, 2015, 145, 234-240.

    41. [41] L. Y. Cheng, X. K. Guo, C. H. Song, G. Y. Yu, Y. M. Cui, N. H. Xue, L. M. Peng, X. F. Guo, W. P. Ding, RSC Adv., 2013, 3, 23228-23235.

    42. [42] D. Cao, B. Yu, S. Y. Zhang, L. Cui, J. H. Zhang, W. J. Cai, Appl. Catal. A, 2016, 528, 59-66.

    43. [43] O. A. Rusu, W. F. Hoelderich, H. Wyart, M. Ibert, Appl. Catal. B, 2015, 176-177, 139-149

    44. [44] Y. Zhu, K. Kanamori, N. Brun, C. H. Pélisson, N. Moitra, F. Fajula, V. Hulea, A. Galarneau, K. Takeda, K. Nakanishi, Catal. Commun., 2016, 87, 112-115.

    45. [45] M. A. Nikitina, I. I. Ivanova, ChemCatChem, 2016, 8, 1346-1353.

    46. [46] A. Borowiec, J. F. Devaux, J. L. Dubois, L. Jouenne, M. Bigan, P. Si-mon, M. Trentesaux, J. Faye, M. Capron, F. Dumeignil, Green Chem., 2017, 19, 2666-2674.

    47. [47] N. Pethan Rajan, G. S. Rao, V. Pavankumar, K. V. R. Chary, Catal. Sci. Technol., 2014, 4, 81-92.

    48. [48] H. Li, J. He, A. Riisager, S. Saravanamurugan, B. Song, S. Yang, ACS Catal., 2016, 6, 7722-7727.

    49. [49] H. Li, Z. Fang, J. He, S. Yang, ChemSusChem, 2017, 10, 681-686.

    50. [50] M. R. Nanda, Z. Yuan, W. Qin, C. Xu, Catal. Rev. Sci. Eng., 2016, 58, 309-336.

    51. [51] Q. Y. Liu, Y. H. Liao, T. J. Wang, C. L. Cai, Q. Zhang, N. Tsubaki, L. L. Ma, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53, 12655-12664.

    52. [52] Y. H. Liao, Q. Y. Liu, T. J. Wang, J. X. Long, L. L. Ma, Q. Zhang, Green Chem., 2014, 16, 3305-3312.

    53. [53] B. F. Chen, F. B. Li, Z. J. Huang, T. Lu, Y. Yuan, G. Q. Yuan, ChemSusChem, 2014, 7, 202-209.

    54. [54] A. R. Hajipour, H. Karimi, Chin. J. Catal., 2014, 35, 1982-1989.

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  8
  • 文章访问数:  939
  • HTML全文浏览量:  67
文章相关
  • 收稿日期:  2017-07-21
  • 修回日期:  2017-08-31
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net