547-64-8/甘油轉化乳酸甲酯

【引言】

甘油，生物柴油的主要副產(chǎn)物，可通過選擇性氫化、脫水、氧化、酯化等反應變?yōu)楦吒郊又档幕ぎa(chǎn)品。而通過甘油生產(chǎn)乳酸及乳酸的酯類衍生物因其具有高的經(jīng)濟價值而被人們所廣泛研究。在甲醇體系中，甘油可被直接催化轉化為乳酸甲酯，避免了水體系需要相分離、提純的繁瑣。設計合成高效的甘油轉化催化劑是目前的研究熱點之一。

【成果簡介】

近日，鄭州大學的楊曉梅老師在ACS Catalysis上發(fā)表了以Sn摻雜的USY分子篩為載體，擔載Au納米粒子作為復合型催化劑，高效催化轉化甘油為乳酸甲酯的文章。探究了Sn對于該反應的促進作用的原因。

【圖文導讀】

甘油轉化為乳酸甲酯的過程如圖一所示。（1）甘油氧化為1,3-dihydroxyacetone (DHA) and glyceraldehyde (GA)，（2）DHA脫水形成pyruvaldehyde (PA)，（3）PA與醇加成，發(fā)生異構化，生成乳酸甲酯（MLA）。

圖一 甘油在甲醇體系轉化為乳酸甲酯的反應過程示意圖。

作者先將USY分子篩通過硝酸處理，得到脫鋁的USY分子篩DeAl-USY。再將SnCl4與之混合，充分研磨后于550℃灼燒3小時，得到Sn-USY分子篩。PVA保護的Au納米粒子通過液相沉積的方法負載于Sn-USY分子篩載體，干燥灼燒后得到復合催化劑Au/Sn-DeAl-USY，如下圖所示。

XPS的測試表明，負載Au的Sn-USY分子篩比不負載Au納米粒子的USn-USY在結合能486.6以及495.0處多出兩個信號峰，表明Au納米粒子與Sn之間有相互作用（圖五）。Au納米粒子的電子會轉移向介孔孔道中骨架外的Sn物種。

圖五 3Sn-DeAl-USY 與 1Au/3Sn-DeAl-USY的XPS譜圖。

作者系統(tǒng)探究了不同合成條件制備的催化劑（pH、Au/PVA比、Sn含量、Au負載量）以及不同反應溫度下對于甘油轉化為乳酸甲酯的反應的催化活性（圖六、表一）。

筆者認為：該工作的亮點在于制備了Au-Sn-USY的復合雙功能催化劑，既利用了Au納米粒子的氧化性，也利用了Sn引入分子篩后帶來的酸性。實現(xiàn)了甘油到乳酸甲酯的原位轉化。降低經(jīng)濟成本的同時，實現(xiàn)了變甘油為“寶”的目的。

還有如下兩點疑問：

1）是否可以通過原位合成的方法，將Sn、Au同時引入到分子篩中，將合成過程簡化？

2）Au與Sn是兩種不同的活性位點，兩者之間是否存在一個最優(yōu)的距離，可以在實現(xiàn)甘油的高效轉化的同時，可以得到乳酸甲酯的更高的選擇性？即：Au納米粒子與Sn之間的相互作用，是否真的是該催化劑高活性的內(nèi)在因素？