酸碱双功能化膨化玉米淀粉的制备及其催化HMF的氧化开题报告

1. 研究目的与意义

在各种基于生物质的化学品中，5-羟甲基糠醛（HMF）是生物炼制领域最有前途的平台化学品之一。 因此，各种碳水化合物与各种均相和非均相催化剂合成HMF已被广泛研究^。现在，人们对HMF转化为有价值的化学品和液体燃料的兴趣日益增加。因此，一种有效的催化剂对于催化HMF氧化来说非常重要。

本研究通过将直链玉米淀粉进行膨化增加玉米淀粉的表面积，再同时加入3-氨丙基三乙氧基硅和3-巯丙基三乙氧基硅对膨化玉米淀粉进行氨基和巯基化，继而加入H2O2将巯基氧化得到磺酸基，从而得到氨基和磺酸基功能化的膨化玉米淀粉催化剂。并将所得的催化剂用于催化HMF的氧化反应。

多相催化剂相对于均相催化剂有许多优点例如催化剂的分离可以通过简单的过滤就可以实现，且催化剂可重复使用多次，可以不间断流水作业。本论文对研究新型催化体系的催化效率，催化活性，选择性以及重复利用性有着一定的意义。通过研究酸碱双功能化膨化玉米淀粉催化剂的各项性能，以得到更具性价比的新型催化剂。

2. 国内外研究现状分析

介孔材料中的SBA-15由于具有良好的水热稳定性，利于反应物和产物扩散的孔道，被认为是合成酸碱双功能化催化剂的理想载体。研究利用二碳酸二叔丁酯保护氨丙基合成了一种氨基被保护的有机硅源，然后分别在碱性和中性的条件下以含有巯丙基三甲氧基硅烷和被保护的氨丙基三乙氧基硅烷合成酸碱双功能材料的母体，然后经过巯基氧化，酸化和氨基脱保护，最终合成含有氨丙基和磺酸基的酸碱双功能HMS和MCM-41材料。

有一类新型的氨基功能化介孔分子筛SBA-15固载VO2 和Cu2 催化剂应用于HMF选择氧化反应，得到的主要产物有DFF和2.5-呋喃二甲酸FDCA。用XRD,TEM,XPS等手段对催化剂的结构特征进行了表征，发现单独使用SBA-NH2-VO2 作催化剂时，HMF转化率为71.9%，FDCA产率仅为13.6%,DFF产率为36.1%；当使用SBA-NH2-VO2 和SBA-NH2-Cu2 同时催化时，HMF转化率提高到99.1%，FDCA产率提高到27.1%，DFF产率提升到62.5%。

3. 研究的基本内容与计划

近十年来，高直链玉米淀粉的应用越来越受到人们的重视，无论是在食品或是其他工业应用中，高直链玉米淀粉都显示了特殊的功能。本论文对研究新型催化体系的催化效率，催化活性，选择性以及重复利用性有着一定的意义。通过研究酸碱双功能化膨化玉米淀粉催化剂的各项性能，以得到更具性价比的新型催化剂。

本课题首先将直链玉米淀粉进行膨化增加玉米淀粉的表面积，再同时加入3-氨丙基三乙氧基硅和3-巯丙基三乙氧基硅对膨化玉米淀粉进行氨基和巯基化，继而加入H2O2将巯基氧化得到磺酸基，从而得到氨基和磺酸基功能化的膨化玉米淀粉。并将所得的催化剂用于催化HMF的氧化反应。

本文以直链玉米淀粉为原料，探究酸碱双功能化膨化玉米淀粉制备方法和条件，并用于HMF的氧化反应，研究固载催化剂的催化性能和重复使用性。同时采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜和DTG热检测对负载催化剂进行表征和分析。

研究计划：

02.26-03.04（第1周）查阅文献资料，完成开题报告

03.05-03.12（第2周）拟定实验方案

04.02-04.08（第3-10周）进行实验，收集数据

05.07-05.14（第11周）对实验数据进行各项指标测定

05.07-05.27（第11-13周） 数据整理，撰写论文

05.28-提交,整理完善，准备答辩

	查阅文献资料，完成开题报告
	拟定实验方案
	进行实验，收集数据

4. 研究创新点

先将普通玉米淀粉进行膨化，然后采用通氮气保护的方法，在中性条件下，以含有巯丙基三乙氧基硅烷和被甲苯保护了的氨丙基三乙氧基硅烷合成酸碱双功能化的膨化玉米淀粉催化剂材料，能够取得良好的催化效果