葡萄糖催化异构制备果糖的研究开题报告

1. 研究目的与意义

生物质是可替代传统化石资源同时生产燃料和化学品的可再生资源，并且纤维素又是自然界中丰富的可再生植物生物质资源，其结构单元为葡萄糖。

葡萄糖和果糖作为同分异构体均可以转化生成化工重要的平台化合物5-羟甲基糠醛（hmf)。

与葡萄糖相比，果糖生成hmf，不但转化效率高，甚至在无催化剂条件下也可生成hmf，果糖比葡萄糖更适合合成平台化合物，故葡萄糖高效异构为果糖被认为是转化生物质为燃料和化学品的关键化学步骤，也成为目前的研究热点。

2. 国内外研究现状分析

非均相化学法李常增［1］采用同晶取代法制备 sn-beta 分子筛，发现其对葡萄糖异构化反应有较高的反应活性。以水热法合成的 sn-beta 分子筛为催化剂， 葡萄糖转化率和果糖收率分别达到 56％ 和 45％ 。 delidovich i等［2］采用 mg-al 水滑石催化葡萄糖异构化为果糖，研究表明，果糖收率 30％ ，葡萄糖选择性为 89％ 。yangqiang 等［3］发现，以 mpr、 有机碱、na2co3和 dmf 合成非均相碱催化剂，再以磁性氧化铁纳米颗粒合成磁性碱催化剂，在（80~120）℃ 均可有效催化葡萄糖异构化为果糖，收率 15%~31%。

固定化生物酶法刘芳［4］研究了明胶 － 戊二醛法在共固定化乳糖酶和葡萄糖异构酶中的应用， 选择明胶为固定化载体。确定最佳的固定化条件后，乳糖酶和葡萄糖异构酶的活力回收率分别为 32.05%和 82.52%。碱性氨基酸法yang q等［5］通过对精氨酸、组氨酸和赖氨酸 3种碱性氨基酸催化葡萄糖异构为果糖的研究发现， 这 3种碱性氨基酸均可催化葡萄糖异构化，其中，精氨酸的催化效果最好，在一定条件下，精氨酸催化葡萄糖转化率可达76%，果糖收率最高达 31% 。

［1］李常增． 同晶取代法制备 Ｓｎ － Ｂｅｔａ 沸石分子筛用于催化葡萄糖异构化为果糖的研究［Ｄ］． 大连：大连理工大学，2013．［2］deliovich i,palkovits r. structure-performance correlations of mg-al hydrotalcite catalysts for the isomerization of glucose into fructose［j］.journal of catalysis, 2015,327:1-9.［3］yang qiang,zhou shengfei,troy runge. magnetically separable base catalysts for isomerization of glucose to fructose ［j］.journal of catalysis, 2015,330:474-484.

3. 研究的基本内容与计划

本课题采用非均相化学催化法------负载型铁酞菁催化 酞菁（phtalocyanine，pc）是金属-n4 大环化合物的一类，具有共轭π电子结构，能够与多种金属粒子配合，形成稳定的金属酞菁配合物。由于其芳香环同时具有电子给体和电子受体的性质，所以具有良好的氧还原电催化性能。 尽管小分子酞菁有较好的催化活性，但在体系中较难分离，回收困难，会带来二次污染。试图将其负载到无机载体上，既保持其催化活性，又提高重复使用性。

研究计划第一阶段：3.5-4.8 制备负载型铁酞菁络合物

第二阶段：4.9-4.15 对负载型铁酞菁进行各项表征xrdtemn2吸附h2-tpr

4. 研究创新点

采用负载型铁酞菁作为催化剂金属酞菁 可以大规模合成，价格低，催化活性及热稳定性相对较高；相较于其他催化方法，更加清洁，绿色，污染少；添加负载后活性位点增多，催化性能提高，易于回收和重复利用，性价比高；探索催化葡萄糖异构果糖的新型催化剂，提高HMF的产量，带来巨大的效益。