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刘凯 (硕士) 硕士研究生(2016)     进组时间: 2017    离组时间: 2019

2016级硕士研究生,专业为有机化学。1994年8月生,湖南湘潭人,本科毕业于吉首大学。2017年9月-2018年9月在中科院兰州化物所苏州研究院国家优青李福伟研究员课题组联合培养一年。已发表相关论文4篇,其中SCI论文1篇,申请国家发明专利2件。硕士毕业论文题目:钒氧化物催化氧化5-羟甲基糠醛制备2, 5-呋喃二甲醛的研究。

摘要:生物质是地球上储量最丰富的可再生资源,利用催化技术可以将其转化为液体燃料和各种各样的精细化学品,有望补充和替代不可再生的化石资源。5-羟甲基糠醛是一种可来源于生物质的重要平台化合物,其催化转化是生物质资源高效利用的关键步骤。由5-羟甲基糠醛氧化转化而得的2,5-呋喃二甲醛是一种非常重要的精细化工中间体。本论文研制了一系列钒氧化合物及负载型催化剂,系统研究了其在5-羟甲基糠醛氧化制备2,5-呋喃二甲醛反应中的催化作用规律,取得了一些有意义的结果。主要包括:(1)以商业可得的五氧化二钒作为前驱体,将其焙烧处理后用于催化5-羟甲基糠醛氧化反应。系统考察了焙烧温度、氧化剂种类、溶剂及反应温度等因素对催化性能的影响。实验范围的最优结果为:利用叔丁基过氧化氢为氧化剂,以甲苯为溶剂,5-羟甲基糠醛与催化剂的质量比为2.5,110℃下反应3 h,5-羟甲基糠醛转化率为50.2%,2,5-呋喃二甲醛选择性为90.0%。(2)以“V2O5-磷酸-异丁醇”加热回流制备了不同V/P摩尔比的钒磷氧催化剂,利用透射电子显微镜、X射线衍射、热重分析、傅里叶转换红外光谱及拉曼光谱等手段对钒磷氧催化剂的结构和形貌进行了表征。考察了钒磷摩尔比、溶剂、温度和反应时间等因素对氧化反应的影响。发现以叔丁基过氧化氢为氧化剂,研制的钒磷氧可高效地催化氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲醛:当5-羟甲基糠醛与催化剂的质量比为2.5,以二甲亚砜为溶剂,120℃反应10 h,2,5-呋喃二甲醛收率高达83.6%。(3)以碳材料硬模板法制备了具有较大比表面积的多孔磷杂碳材料负载钒磷氧催化剂,实现了在常压下、空气气氛中5-羟甲基糠醛氧化制备2,5-呋喃二甲醛。典型结果为:5-羟甲基糠醛与催化剂的质量比2.5,二甲亚砜为溶剂,常压空气作为氧化剂,120℃反应10 h,5-羟甲基糠醛转化率达98.2%,2,5-呋喃二甲醛选择性高达97.3%。