Rolle der Brønsted- und Lewis-sauren Stellen in sulfoniertem Zr-MCM-41 für die katalytische Reaktion von Cellulose zu 5-Hydroxymethylfurfural

Zusammenfassung Eine Reihe von sulfonierten Zr-MCM-41-Proben wurde durch die In-situ-Methode synthetisiert, gefolgt von Sulfonierung mit Schwefelsäure für die katalytische Untersuchung der Cellulose zu 5-Hydroxymethylfurfural unter Batch-Bedingungen. Alle synthetisierten Katalysatoren wurden durch Röntgendiffraktion (XRD), N2-Adsorptions-Desorptions-Isothermen, FT-IR, TEM, EDX und NH3- temperaturprogrammierte Desorptionsanalysen charakterisiert. Die Ergebnisse der XRD und der N2-Adsorptions-Desorptions-Isothermen haben bestätigt, dass das eingebaute Zr4+ innerhalb des Rahmens von silica MCM-41 mit hexagonalen Poren substituiert wurde. Ebenso haben die Ergebnisse von FT-IR und EDX bewiesen, dass Zr-MCM-41 sulfoniert wurde. Die Brønsted-sauren und Lewis-sauren Stellen wurden mittels NH3-TPD-Analyse identifiziert. Unter den sulfonierten Zr-MCM-41-Katalysatoren hat S-15Zr-MCM-41 eine Celluloseumwandlung von 70 % mit 16,4 % Selektivität von 5-Hydroxymethylfurfural bei 170 °C für 2 h gezeigt, was höher war als bei anderen Katalysatoren. Dies wurde dem hohen Verhältnis von Brønsted-sauren zu Lewis-sauren Stellen zugeschrieben. Grafische Zusammenfassung