钌催化葡萄糖制备山梨醇
作为一种重要的化工产品,山梨醇在自然界中广泛存在,如蔬菜、烟草和水果,特别是在梨和桃中的质量分数高达10%以上。山梨醇还可以方便地经由生物质转化而来的淀粉、蔗糖或葡萄糖制备得到,而生物质属于来源十分广泛的可再生资源。
制备山梨醇的主要方法有催化还原法、电解氧化法和发酵法。目前国内外工业上普遍采用葡萄糖催化加氢法生产山梨醇,同时生物质衍生物山梨醇转化制多元醇、氢气和高碳烷烃的研究也引起越来越多科学家的关注。
在加氢法制备山梨醇的过程中,催化剂是关键技术。传统大多采用镍基催化剂,目前新型的环境友好催化剂有钌基催化剂和储氢合金催化剂以及镍基和钌基非晶态催化剂。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所牟新东等人采用无有机模板剂一步法制备了Ru/ZSM-5催化剂,利用X射线衍射、N2吸附-脱附、NH3-程序升温脱附和CO2-程序升温脱附、扫描电镜和透射电镜等方法对催化剂进行了表征。考察了反应温度、钌负载量和催化剂重复利用等因素对Ru/ZSM-5上葡萄糖加氢反应性能的影响,并与浸渍法制备的Ru/ZSM-5催化剂进行了对比。结果表明,与传统浸渍法相比,一步法制备的Ru/ZSM-5催化剂钌粒子具有更高的分散性和稳定性。在120 ℃和4 MPa的温和反应条件下,葡萄糖接近完全转化,山梨醇选择性高达99.2%,催化剂可重复利用5次,仍保持较高活性。