甘露醇和山梨醇等六元醇是重要的多元醇,广泛用于食品、医药和化工等领域,尤其山梨醇被美国能源部定为一种重要的平台化合物.工业上,六元醇通常由果糖、葡萄糖和蔗糖加氢得到,此路线存在与人争粮争地的问题.菊芋是一种来源广泛、价格低廉的生物质资源,它富含果糖基多糖(菊糖),菊糖的含量占菊芋根茎干重的70%–90%,由生物质菊芋出发催化转化制备六元醇具有重要意义.由菊芋根茎催化转化制备六元醇是一个串联反应过程,菊芋根茎先经过水解得到糖类,然后经过加氢反应得到六元醇.我们用磺化活性炭AC-SO3H代替AC载体以促进菊芋根茎水解反应. AC经磺化后,比表面积由原来的768增至1020 m2/g,酸强度由原来的0.21增至0.68 mmol/g,表明磺化过程不仅除去了AC中的杂质,也在其表面固定了大量的-SO3H,-COOH,-OH等酸性基团.透射电镜结果表明,1%Ru/AC和1%Ru/(AC-SO3H)催化剂上Ru高度分散. CO化学吸附表明,上述两种催化剂Ru的分散度分别为30.9%和74.2%,表明AC经磺化后产生了更多的固定位点,使得Ru可以更好地分散在载体上.在温和条件下(100oC,6 MPa H2,5 h)将菊芋根茎转化为六元醇,1%Ru/AC催化剂上六元醇收率为52.7%,而1%Ru/(AC-SO3H)催化剂上可达84.1%.这归因于后者的酸强度和Ru分散度较大：其表面的酸性基团-SO3H,-COOH,-OH促进了菊芋根茎的水解,高分散度的Ru则促进了糖加氢反应的进行.将Ru的负载量提高至3%,六元醇产率高达92.6%.以1%Ru/AC和1%Ru/(AC-SO3H)为催化剂,分别以果糖和菊粉为原料制备六元醇.结果表明,以果糖为原料时两种催化剂性能相同；以菊粉为原料时,1%Ru/AC的催化性能远低于1%Ru/(AC-SO3H).这表明菊粉和菊芋根茎转化反应,速控步骤是水解反应,而磺化过程引入的酸性基团可以促进水解过程的进行.在N2气氛下反应,主要产物为果糖和葡萄糖,表明菊芋根茎水解反应是主要的反应路径.在H2气氛下反应,糖类产率在1 h内达到最大值,然后开始逐渐降低,同时加氢产物逐渐增加.因此, H2气氛下反应过程中生成的糖类是中间产物.以菊芋根茎为原料,1%Ru/(AC-SO3H)催化剂循环使用4次后六元醇产率由87%降至55%；而以菊粉为原料,循环4次后六元醇产率略有降低. ICP测试表明, Ru催化剂并未流失,3次循环后催化剂的CO化学吸附表明, Ru的分散度由74.2%降至17.8%.这表明催化剂失活是由菊芋根茎中的杂质毒化Ru活性位点导致的.
甘露醇和山梨醇等六元醇是重要的多元醇,廣汎用于食品、醫藥和化工等領域,尤其山梨醇被美國能源部定為一種重要的平檯化閤物.工業上,六元醇通常由果糖、葡萄糖和蔗糖加氫得到,此路線存在與人爭糧爭地的問題.菊芋是一種來源廣汎、價格低廉的生物質資源,它富含果糖基多糖(菊糖),菊糖的含量佔菊芋根莖榦重的70%–90%,由生物質菊芋齣髮催化轉化製備六元醇具有重要意義.由菊芋根莖催化轉化製備六元醇是一箇串聯反應過程,菊芋根莖先經過水解得到糖類,然後經過加氫反應得到六元醇.我們用磺化活性炭AC-SO3H代替AC載體以促進菊芋根莖水解反應. AC經磺化後,比錶麵積由原來的768增至1020 m2/g,痠彊度由原來的0.21增至0.68 mmol/g,錶明磺化過程不僅除去瞭AC中的雜質,也在其錶麵固定瞭大量的-SO3H,-COOH,-OH等痠性基糰.透射電鏡結果錶明,1%Ru/AC和1%Ru/(AC-SO3H)催化劑上Ru高度分散. CO化學吸附錶明,上述兩種催化劑Ru的分散度分彆為30.9%和74.2%,錶明AC經磺化後產生瞭更多的固定位點,使得Ru可以更好地分散在載體上.在溫和條件下(100oC,6 MPa H2,5 h)將菊芋根莖轉化為六元醇,1%Ru/AC催化劑上六元醇收率為52.7%,而1%Ru/(AC-SO3H)催化劑上可達84.1%.這歸因于後者的痠彊度和Ru分散度較大：其錶麵的痠性基糰-SO3H,-COOH,-OH促進瞭菊芋根莖的水解,高分散度的Ru則促進瞭糖加氫反應的進行.將Ru的負載量提高至3%,六元醇產率高達92.6%.以1%Ru/AC和1%Ru/(AC-SO3H)為催化劑,分彆以果糖和菊粉為原料製備六元醇.結果錶明,以果糖為原料時兩種催化劑性能相同；以菊粉為原料時,1%Ru/AC的催化性能遠低于1%Ru/(AC-SO3H).這錶明菊粉和菊芋根莖轉化反應,速控步驟是水解反應,而磺化過程引入的痠性基糰可以促進水解過程的進行.在N2氣氛下反應,主要產物為果糖和葡萄糖,錶明菊芋根莖水解反應是主要的反應路徑.在H2氣氛下反應,糖類產率在1 h內達到最大值,然後開始逐漸降低,同時加氫產物逐漸增加.因此, H2氣氛下反應過程中生成的糖類是中間產物.以菊芋根莖為原料,1%Ru/(AC-SO3H)催化劑循環使用4次後六元醇產率由87%降至55%；而以菊粉為原料,循環4次後六元醇產率略有降低. ICP測試錶明, Ru催化劑併未流失,3次循環後催化劑的CO化學吸附錶明, Ru的分散度由74.2%降至17.8%.這錶明催化劑失活是由菊芋根莖中的雜質毒化Ru活性位點導緻的.
감로순화산리순등륙원순시중요적다원순,엄범용우식품、의약화화공등영역,우기산리순피미국능원부정위일충중요적평태화합물.공업상,륙원순통상유과당、포도당화자당가경득도,차로선존재여인쟁량쟁지적문제.국우시일충래원엄범、개격저렴적생물질자원,타부함과당기다당(국당),국당적함량점국우근경간중적70%–90%,유생물질국우출발최화전화제비륙원순구유중요의의.유국우근경최화전화제비륙원순시일개천련반응과정,국우근경선경과수해득도당류,연후경과가경반응득도륙원순.아문용광화활성탄AC-SO3H대체AC재체이촉진국우근경수해반응. AC경광화후,비표면적유원래적768증지1020 m2/g,산강도유원래적0.21증지0.68 mmol/g,표명광화과정불부제거료AC중적잡질,야재기표면고정료대량적-SO3H,-COOH,-OH등산성기단.투사전경결과표명,1%Ru/AC화1%Ru/(AC-SO3H)최화제상Ru고도분산. CO화학흡부표명,상술량충최화제Ru적분산도분별위30.9%화74.2%,표명AC경광화후산생료경다적고정위점,사득Ru가이경호지분산재재체상.재온화조건하(100oC,6 MPa H2,5 h)장국우근경전화위륙원순,1%Ru/AC최화제상륙원순수솔위52.7%,이1%Ru/(AC-SO3H)최화제상가체84.1%.저귀인우후자적산강도화Ru분산도교대：기표면적산성기단-SO3H,-COOH,-OH촉진료국우근경적수해,고분산도적Ru칙촉진료당가경반응적진행.장Ru적부재량제고지3%,륙원순산솔고체92.6%.이1%Ru/AC화1%Ru/(AC-SO3H)위최화제,분별이과당화국분위원료제비륙원순.결과표명,이과당위원료시량충최화제성능상동；이국분위원료시,1%Ru/AC적최화성능원저우1%Ru/(AC-SO3H).저표명국분화국우근경전화반응,속공보취시수해반응,이광화과정인입적산성기단가이촉진수해과정적진행.재N2기분하반응,주요산물위과당화포도당,표명국우근경수해반응시주요적반응로경.재H2기분하반응,당류산솔재1 h내체도최대치,연후개시축점강저,동시가경산물축점증가.인차, H2기분하반응과정중생성적당류시중간산물.이국우근경위원료,1%Ru/(AC-SO3H)최화제순배사용4차후륙원순산솔유87%강지55%；이이국분위원료,순배4차후륙원순산솔략유강저. ICP측시표명, Ru최화제병미류실,3차순배후최화제적CO화학흡부표명, Ru적분산도유74.2%강지17.8%.저표명최화제실활시유국우근경중적잡질독화Ru활성위점도치적.
Jerusalem artichoke tuber (JAT) was employed as a feedstock for production of hexitols under mild conditions over a sulfonated activated carbon supported Ru catalyst (Ru/(AC-SO3H)). In compari-son with conventional Ru/AC catalyst, the sulfonation process of the carbon support was observed to create abundant surface acid groups, which in turn function as the anchoring sites for Ru nano-particles, thus increasing the dispersion of Ru. Consequently, the bifunctional Ru/(AC-SO3H) catalyst displayed significantly enhanced activity in one-pot production of hexitols from JAT; the hexitols yield achieved 92.6% over the 3%Ru/(AC-SO3H) catalyst when the reaction was conducted at 373K and 6 MPa H2 for 3 h. The stability of the catalyst was also investigated, which showed a decreasing trend in the yield of sorbitol with the run number due to poisoning of Ru surface by the impurity in the JAT feedstock. In contrast, when pure inulin was used as the feedstock, the catalyst presented excellent stability in the successive four runs.
