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生物质是一种环境友好型的可再生资源,具有来源广、成本低等优点,是化石能源理想的潜在替代品。由生物质转化制备高附加值的5-HMF是生物质资源利用的重要途径之一。目前,固体酸催化葡萄糖脱水制5-HMF的选择性较低,主要原因是由于葡萄糖异构化为果糖和果糖脱水制5-HMF两步反应所需表面酸性位不同,且催化剂内部结构对反应选择性影响大,因此实现一步法由葡萄糖制取5-HMF的关键是催化剂内部结构和表面酸性位的调控。此外,以高沸点溶剂为反应介质,导致5-HMF分离精制困难。论文从制备可在水溶剂体系中对葡萄糖脱水制5-HMF的催化剂入手,考察葡萄糖、果糖脱水制备5-HMF的反应过程。采用自制的介孔SBA-15为载体,浸渍法制备了催化剂Nb/SBA-15,系统研究了催化剂制备工艺条件,并考察了磷酸化处理对制得的Nb-P/SBA-15的催化效果。SEM、TEM、BET和XRD表征表明,负载制备的Nb/SBA-15和Nb-P/SBA-15完好地保留了SBA-15的微观结构,其内孔道直径约为10 nm,铌酸在孔内表面分布均匀,且负载和磷酸化后,孔壁变薄,孔径变大。经磷酸预处理后,不仅弱酸性位数量增加,更重要的是P原子可插入Nb-O骨架结构中,产生了强酸性位;与Nb/SBA-15相比,催化果糖水解制5-HMF时,Nb-P/SBA-15的这些强酸性位有利于提高催化活性和5-HMF选择性。以水/MIBK(V/V=1:2)为溶剂时,在160 oC下反应1.5 h,果糖转化率和5-HMF收率分别高达96.1%和92.6%;Nb-P/SBA-15经循环使用四次仍具有较好催化活性,表明该催化剂具有较高的稳定性。在Nb/SBA-15催化剂的基础上,通过掺杂第二金属氧化物调控表面酸性位,制备了多种MNb/SBA-15催化剂(M=Al,Mo,Zr,Ti),发现NbAl/SBA-15催化葡萄糖脱水制5-HMF具有最高的催化活性;考察了不同Al/Nb摩尔比的催化效果,采用SEM、TEM、BET和XRD对其结构进行了表征,发现随着Al/Nb比例增大,孔径和比表面积逐渐减小,孔壁略有变厚。经py-IR和NH3-TPD分析表明,催化剂同时具有Br?nsted酸和Lewis酸性位,且NbAl/SBA-15-1.5(Nb/Al=1.5)具有最高的总酸量,催化葡萄糖脱水制5-HMF时表现出了高的催化活性。以水/MIBK(V/V=1:2)为溶剂时,在170 oC下反应10 h,葡萄糖转化率和5-HMF收率分别高达93.4%和48.1%;NbAl/SBA-15-1.5经循环使用四次仍具有较好催化活性,表明该催化剂具有较高的稳定性。