第十七届全国催化学术会议集口头和墙报

纳米薄层MFI分子筛的合成及其催化D-果糖转化为5-羟甲基D-5-羟甲基糠醛（HMF）反应中的催化性能。结果表明，水热体系pH值对分子筛的结晶度、表面形貌、比表面积及Si/Al比均产生一定程度的影响。当pH=10.7时，合成的纳米薄层MFI分子筛结晶度最高，且具有规则的三维片层交叉结构。在催化D-果糖反应中，分子筛催化活性受到本身比表面积和Si/Al比的影响。MFIMFI分子筛具有较大的外比表面积，被广泛应用在吸附与分离、离子交换和非均相催化等领域[2-3]。利用纳米薄层MFI分子筛催化D-果糖转化为石油替代品5-羟甲基糠醛的反应鲜有，因此本文开展了相关工作。，AR，99%，AR，98%，二十二烷（东京化成工业株式会社，GR，98%，N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺（百灵威科技，99%，溴代正己烷（SIGMA-ALDRICH，98%，D-果糖（科技发展，98-102%，α-氯萘（百灵威科技，90%。纳米薄层MFIMFI分子筛结构导向剂[C22H45-N+(CH)-CH-

Br量的C22-6-6Br2，60℃加热搅拌1h溶解形成A溶液；分别将适量硫酸、硫酸铝溶解在蒸馏水中BABA溶液中，再向此混一国家自然科学基金(21376177、21006071和)，市自然基金重点转移到反应釜中，于180℃晶化3d，经抽滤、乙醇回流洗涤[28]去除结构导向剂、干燥煅烧MFI1mol/LNH4NO31:10102℃下回HMF0.9gD-果糖、30mgH-MFI5mL离子液体[EMIM]Br放入三口瓶中，在油浴锅中于140℃反应4h，待反应完毕，将合成的产物迅速倒入小广口瓶中，并加入10mL甲醇和Q600衍射仪，Cukα射线、SEM（HITACHI-S4800场发射电镜、TEM（HITACHI-H7650透射电镜、AUTOSORBIQ全自动物理化学吸附仪、X射线荧光光谱（XRF)HPLC对合成的表面活性剂、纳米薄层MFI分子筛和5-羟甲基糠醛进行表征。1为合成的表面活性剂C22-6-6Br2IR图2925cm-12850cm-1处的吸收峰及721cm-1的吸收峰均证明多个-CH2-的存在，1252cm-1C-N伸缩振动峰，此峰证明在合成表面活N'的TG图，由图可知表面活性剂从200℃开始分解，在260℃其分解速率达到最大。因此在合成分子筛时温度不宜超过200℃。 --

wavernuber（cm-

0

---图1C22-6-6Br2表面活性剂IR 图2C22-6-6Br2表面活性剂TGXRD图谱（3A）可知，合成的产品结晶度均比较高。在2θ=7.7°、8.7°、23.130ZSM-5分子筛特征衍射峰，证明在本实验条件合成的为MFI分子筛为高结晶度的ZSM-5分子筛。合成的产物在小角度区域N2吸附-N2吸附-pH值下合成的2~4nm1中列出了两个条件下合成的介孔MFI分子筛的比表面积参数，对比可知，时合成的MFISi/Al比大于在pH=10.7时合成的产品的硅铝比。4为合成产品的电镜图谱，通SEM图可知pH=10.7时合成MFI分子筛具有多层结构。将图4中的形貌结合表1中比表面积参数，可知，合成的分子筛形貌越规则，其ba ba

bbbba

Relative1MFI分子筛的Si/AlBET比表面积参 V

[m2g-[m2g-[m2g-

在酸性条件下D-果糖有利于转化为5-羟甲基糠醛，而H-MFI分子筛具有一定的酸度，因此利用H-MFI分子筛催化D-果糖转化为5-羟甲基糠醛有一定的可行性。表2列出了合成H-MFI分子筛催化D-果糖转化为5-羟甲基糠醛的结果。pH=7H-MFI分子筛为催化剂时，5-33.7%pH=10.7pH=7的Si/Al比也较大，有利于反应物D-果糖与活性位点接触进行反应，所以表现出了较优的催化活性。左侧：SEM图；右侧：TEM图124比表面积，Si/AlMFI501m2/g片层交叉结构，但催化果糖反应5-羟甲基糠醛效果不佳。参考文献H.Y.Zhao,Y.Q.Liu,C.Y.Liu,C.G.Liu,ScientificResearch.,2005,3:49-W.Wang,M.Zhou,Q.Mao,J.Yue,X.Wang,Catal.Commun.,2010,1