活性炭浸漬磺酸預(yù)處理制備葡萄糖

木質(zhì)素是常見農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，為了研究開發(fā)生物能源，本次介紹的是一款活性炭酸催化劑，該催化劑可以有效地對木質(zhì)素進(jìn)行預(yù)處理，并且其溫度要低于常規(guī)液態(tài)硫酸。在這方面，磺酸浸漬下的活性炭擁有高活性和選擇性在幾個酸催化的反應(yīng)。本研究的總體目標(biāo)是并排合成和系統(tǒng)地比較不同的磺酸固體酸浸漬的活性炭催化劑，以預(yù)處理木質(zhì)素，隨后水解成葡萄糖。

活性炭浸漬磺催化劑與實驗方法

使用活性炭作為載體分別與對甲苯磺酸，甲磺酸和硫酸進(jìn)行浸漬合成了三種固體酸催化劑。這項研究中的所有實驗均一式三份進(jìn)行，所有活性炭催化劑均重復(fù)使用了3次。在這項研究中測試了四個處理變量(催化劑類型，預(yù)處理溫度，預(yù)處理時間和催化劑耐久性)。三種活性炭浸漬催化劑，溫度(30、60和90°C)和催化劑耐久性的水平測試，而預(yù)處理時間(90分鐘和120分鐘)有2個級別。使用混合模型分析數(shù)據(jù)，并采用切片效應(yīng)測試以觀察在95%置信范圍內(nèi)使用3類固定效應(yīng)測試。

活性炭的EDX光譜

活性炭在磺化處理后，表面積減少，可能是由于碳與磺酸之間的氧化反應(yīng)所致?；钚蕴抗羌苤谢撬峄慕n減少了可用的孔體積，但是孔徑始終保持在20nm左右。活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了顯著變化。與對照(原料活性炭)相比，磺酸浸漬的活性炭催化劑的總酸度顯著提高。具體而言，對于由磺酸，羧酸，內(nèi)酯和磺酸組成的活性炭催化劑，總酸度增加了幾倍。酚基，表明活性炭和磺酸前體之間的氧化反應(yīng)。此外，當(dāng)進(jìn)行元素分析時，磺酸負(fù)載的碳在表面上也表現(xiàn)出明顯的變化。未浸漬活性炭和活性炭浸漬甲磺酸的EDX光譜如圖1所示。由于磺酸的形成，該表面在2.3keV處顯示出硫的存在。在酯化反應(yīng)中測試了磺化活性炭催化劑，在該反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了約2.3keV的硫峰。我們的表征數(shù)據(jù)也通過XPS分析得到了證實，該分析提供了有關(guān)磺化活性炭表面化學(xué)的信息。