Deshidratación de la fructosa a 5-hidroximetilfurfural: Efectos de la acidez y porosidad de diferentes catalizadores en la conversión, selectividad y rendimiento
Autores: Lima, João Pedro Vieira; Campos, Pablo Teles Aragão; Paiva, Mateus Freitas; Linares, José J.; Dias, Sílvia C. L.; Dias, José A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Hay una demanda de recursos renovables, como la biomasa, para producir compuestos considerados como moléculas plataforma. Este estudio trata sobre la deshidratación de fructosa para la formación de 5-hidroximetilfurfural (HMF), una molécula de materia prima. Se estudiaron diferentes catalizadores (aluminosilicatos, ácido niobico, ácido 12-tungstofosfórico-HPW y HPW/Niobia soportada) para esta reacción en un medio acuoso. Los catalizadores fueron caracterizados por XRD, FT-IR, adsorción de N a -196 grados C y adsorción de piridina. Era evidente que la naturaleza de los sitios (Brønsted y Lewis), la fuerza, la cantidad y la accesibilidad a los sitios ácidos son críticos para la conversión y los resultados de rendimiento. Un efecto sinérgico de acidez y área mesoporosa son factores clave que afectan la actividad y selectividad de los ácidos sólidos. El ácido niobico (NbO·nHO) reveló la mejor eficiencia (mayor TON, rendimiento, selectividad y conversión). Se determinó que la fuerza de acidez óptima de los catalizadores debería estar entre 80 y 100 kJ mol, con aproximadamente 0.20 a 0.30 mmol g de sitios ácidos, una densidad de aproximadamente 1 sitio nm y un área mesoporosa de aproximadamente 100 m g. Estos valores se ajustan bien dentro del orden general de la selectividad observada (es decir, NbO > HZSM-5 > 20%HPW/NbO > SiO-AlO > HY > HBEA).
Descripción
Hay una demanda de recursos renovables, como la biomasa, para producir compuestos considerados como moléculas plataforma. Este estudio trata sobre la deshidratación de fructosa para la formación de 5-hidroximetilfurfural (HMF), una molécula de materia prima. Se estudiaron diferentes catalizadores (aluminosilicatos, ácido niobico, ácido 12-tungstofosfórico-HPW y HPW/Niobia soportada) para esta reacción en un medio acuoso. Los catalizadores fueron caracterizados por XRD, FT-IR, adsorción de N a -196 grados C y adsorción de piridina. Era evidente que la naturaleza de los sitios (Brønsted y Lewis), la fuerza, la cantidad y la accesibilidad a los sitios ácidos son críticos para la conversión y los resultados de rendimiento. Un efecto sinérgico de acidez y área mesoporosa son factores clave que afectan la actividad y selectividad de los ácidos sólidos. El ácido niobico (NbO·nHO) reveló la mejor eficiencia (mayor TON, rendimiento, selectividad y conversión). Se determinó que la fuerza de acidez óptima de los catalizadores debería estar entre 80 y 100 kJ mol, con aproximadamente 0.20 a 0.30 mmol g de sitios ácidos, una densidad de aproximadamente 1 sitio nm y un área mesoporosa de aproximadamente 100 m g. Estos valores se ajustan bien dentro del orden general de la selectividad observada (es decir, NbO > HZSM-5 > 20%HPW/NbO > SiO-AlO > HY > HBEA).