CN108796135A - 一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的催化剂及其制备应用，具体而言，该方法采用负载金属的酸性载体为催化剂，在离子液体中，加热和光照条件下，将含有糖苷键的多糖转化为葡萄糖以及5‑羟甲基糠醛。与传统的液体酸水解方法相比，本发明原料不需要预处理，催化剂易于回收，对设备腐蚀性弱。与直接加热过程相比，相同条件下，光热过程可以将纤维二糖水解反应的起始温度降低20℃。该方法为解决纤维素充分利用问题提供了新途径。

Description

一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的方法
技术领域
本发明提供一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的催化剂及其制备应用，具体而言，该方法采用负载金属的酸性载体为催化剂，在离子液体中，加热和光照条件下，将含有糖苷键的多糖转化为葡萄糖以及5-羟甲基糠醛。该方法为温和条件下转化纤维素提供了新途径。
背景技术
石油危机的出现以及化石能源带来的严重环境污染问题，使人们开始关注清洁能源的开发和利用。生物质是仅次于煤、石油、天然气的世界第四大能源，是唯一可代替化石能源产生燃料和化学品的碳资源。据估计，全世界每年通过植物光合作用固定的有机碳达2000亿吨，折合能量达3×1018千焦，其约相当于每年耗能量的10倍[生物质洁净能源，2002]。纤维素是自然界中储量最大的生物质资源，具有廉价、可降解、不污染环境等特点。纤维素由葡萄糖通过β-1,4-糖苷键脱水形成的线性结构高分子[Chinese Journal ofCatalysis,2011,32:716-722]。纤维素分子中的羟基易于和分子内、分子间的氧原子形成氢键，这些氢键使得整个纤维素形成稳定的结晶区。分子内、分子间氢键形成的多级结构使得纤维素具有较强的化学惰性，较难溶于常见的溶剂。因此，纤维素水解是木质纤维素生物质冶炼的关键过程。纤维素降解技术经历了液体酸水解，酶水解，固体酸水解等研究历程[Applied Catalysis B:Environmental,2015,174-175:225-243]。液体酸水解反应速度较快，但是催化剂和产物分离困难，设备要求高，造成大量的环境污染。酶水解具有条件温和，反应选择性高，环境友好等特点，但是纤维素水解酶作用时间长，效率低，导致生产成本高。固体酸水解纤维素，具有反应产物易于分离，催化剂容易回收利用等优点，但是该类催化剂活性较低。光催化，作为一种温和，绿色，低能耗的技术目前引起人们的广泛关注。耦合光催化与热催化过程能降低整个反应的能耗。基于此，本发明提供一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的催化剂及其制备应用，本方法采用负载金属的酸性载体为催化剂，在离子液体中，加热和光照条件下，将含有糖苷键的多糖转化为葡萄糖以及5-羟甲基糠醛。
发明内容
本发明旨在提供一种光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的方法。为解决上述问题，本技术采取如下解决方案：在加热、光照、离子液体存在条件下，利用负载金属的酸性载体为催化剂，将含有糖苷键的多糖水解为葡萄糖，而后葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛。
一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的方法，即在2-5g离子液体中，采用相对于底物50-500wt％的催化剂，在光照和加热条件下保持3-150h，加入0.10-0.45mL水，将25-250mg反应底物即含有糖苷键的多糖转化为葡萄糖以及5-羟甲基糠醛；
所述催化剂的活性成分为金、银、铜、钯、铂、钌、铑、铱、镍、钴、铁、锰中的一种或两种以上。
更进一步，所述催化剂为负载型催化剂，活性组分担载在载体上，所述载体为酸性载体，即Hβ、HY、丝光沸石(MOR)、USY分子筛，酸性离子交换树脂Amberlyst-15中的一种或两种以上复合载体，活性组分金属于催化剂上的含量为0.5-5wt％。
更进一步，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氯的一种或两种。
更进一步，加热温度为50-200℃，优选温度为100-120℃。
更进一步，所述光照采用的光源是：氙灯、汞灯、氙汞灯、碘钨灯、LED灯或太阳光，光的波长范围是190-700nm；优选波长范围为420-700nm。
而后在空气气氛下，以1-5℃·min-1升温速率从室温到200-600℃，然后灼烧2-10h，再降低到室温；接着氢气气氛下以1-5℃·min-1升温速率到250-600℃,保持2-10h；
或不在空气气氛下加热，直接氢气气氛下以1-5℃·min-1升温速率到250-600℃,保持2-10h。
更进一步，所述反应底物是指含有糖苷键的多糖，即淀粉、纤维素、纤维二糖、麦芽糖中的一种或两种以上。
本方法有如下优点：
1.与传统的水解方法相比，本发明原料不需要预处理，水解产物和固体催化剂容易分离，催化剂易于回收，对设备腐蚀性弱。
2.与直接加热过程相比，水解的效率提高，条件温和，该方法为解决纤维素充分利用问题提供了新途径。
3.该工艺有潜力直接利用太阳光。
具体实施方式：
为了进一步说明本发明，列举以下实施例，但它并不限制各附加权利要求所定义的发明范围。
实施例1
3％Ir/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。之后空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
实施例2
光照和暗态条件下使用实施例1制备的Ir/HY催化剂基转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例3
3％Au/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％HAuCl4的水溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Au/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例4
3％Cu/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％CuCl2的水溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Cu/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例5
3％Pd/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2PdCl4的水溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Pd/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例6
3％Pt/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2PtCl6的水溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Pt/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例7
3％Ru/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％RuCl3的水溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Ru/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例8
3％Rh/HY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％RhCl3的水溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Rh/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表1。
实施例9
3％Ir/MOR催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/MOR催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，90℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和90℃加热12h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表2。
实施例10
3％Ir/USY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/USY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，90℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和90℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表2。
实施例11
3％Ir/Hβ催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/Hβ催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，90℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水，采用氙灯光照和90℃加热12h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表2。
实施例12
3％Ir/Amberlyst-15催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h。降低到室温后，氢气气氛中以5℃·min-1速率升到200℃，保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/Amberlyst-15催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，70℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和70℃加热5h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表2。
实施例13
3％Ir/Amberlyst-15催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h。降低到室温后，氢气气氛中以5℃·min-1速率升到200℃，保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/Amberlyst-15催化剂转化纤维素反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维素加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，70℃加热1h使得纤维素全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和70℃加热72h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表3。
实施例14
3％Ir/USY催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。空气气氛下以5℃·min-1速率升到500℃，灼烧2h，然后降低到室温。接着氢气气氛下以5℃·min-1升温速率到500℃,保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/USY催化剂转化纤维素反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维素加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，90℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和90℃加热13h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表3。
实施例15
3％Ir/Amberlyst-15催化剂的制备
1g载体加入载体重量比3％H2IrCl6的乙醇溶液，在80℃条件下搅拌蒸干，而后放入80℃烘箱干燥12h，然后降低到室温。降低到室温后，氢气气氛中以5℃·min-1速率升到200℃，保持2h。
光照和暗态条件下使用Ir/Amberlyst-15催化剂转化麦芽糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg麦芽糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，65℃加热1h使得麦芽糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和65℃加热7h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表4。
实施例16
不同波长条件下使用实施例1制备的Ir/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm或者600-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表5。
实施例17
不同离子液体条件下使用实施例1制备的Ir/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯或者1-丁基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯或者1-丁基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表6。
实施例18
不同光源下使用实施例1制备的Ir/HY催化剂转化纤维二糖反应的选择性以及转化率操作如下：
50mg纤维二糖加入到4.5g 1-乙基-3-甲基咪唑氯中，100℃加热1h使得纤维二糖全部溶解在1-乙基-3-甲基咪唑氯中，而后加入50mg催化剂和0.45mL水。采用氙灯或者氙汞灯光照和100℃加热8h,光照波长为420-700nm。最后通过液相色谱分析液相的物质组成和含量。暗态条件下除不予光照外，其他操作步骤与光照条件相同。选择性以及转化率的考评详见表7。
表1不同金属负载HY在暗态和光照条件下转化纤维二糖反应的转化率和选择性的考评。
表2负载金属Ir的不同载体在暗态和光照条件下转化纤维二糖反应的转化率和选择性的考评。
表3负载金属Ir的不同载体在暗态和光照条件下转化纤维素反应的转化率和选择性的考评。
表4 Ir/Amberlyst-15在暗态和光照条件下转化麦芽糖反应的转化率和选择性的考评。
表5 Ir/HY在不同波长下转化纤维二糖反应的转化率和选择性的考评。
表6 Ir/HY在不同离子液体下转化纤维二糖反应的转化率和选择性的考评。
表7 Ir/HY在不同光源下转化纤维二糖反应的转化率和选择性的考评。

Claims (7)

1.一种在光热条件下促进含有糖苷键的多糖水解的方法，其特征在于：2-5g离子液体中，采用相对于底物50-500wt％的催化剂，加入0.10-0.45mL水，将25-250mg反应底物即含有糖苷键的多糖在光照和加热条件下保持3-150h转化为葡萄糖以及5-羟甲基糠醛；
所述催化剂的活性成分为金、银、铜、钯、铂、钌、铑、铱、镍、钴、铁、锰中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂为负载型催化剂，活性组分担载在载体上，所述载体为酸性载体，即Hβ、HY、丝光沸石(MOR)、USY分子筛，酸性离子交换树脂Amberlyst-15中的一种或两种以上复合载体，活性组分金属于催化剂上的含量为0.5-5wt％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氯的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：加热温度为50-200℃，优选温度为100-120℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光照采用的光源是：氙灯、汞灯、氙汞灯、碘钨灯、LED灯或太阳光，光的波长范围是190-700nm；优选波长范围为420-700nm。
6.根据权利要求1或2所述的方法所使用催化剂，其特征在于：负载金属催化剂采用浸渍法制备，1-5g载体加入到0.5-5wt％的金属盐溶液中，50-120℃条件下搅拌蒸干，而后放入80-120℃烘箱干燥8-24h；而后在空气气氛下，以1-5℃·min-1升温速率从室温到200-600℃，然后灼烧2-10h，再降低到室温；接着氢气气氛下以1-5℃·min-1升温速率到250-600℃,保持2-10h；
或不在空气气氛下加热，直接氢气气氛下以1-5℃·min-1升温速率到250-600℃,保持2-10h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应底物是指含有糖苷键的多糖，即淀粉、纤维素、纤维二糖、麦芽糖中的一种或两种以上。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110302815A (zh) * 2019-06-20 2019-10-08 广西科技大学鹿山学院 一种Ag@SiO2负载介孔磷酸铌催化剂的合成方法及其在制备5-羟甲基糠醛中的应用
CN111495428A (zh) * 2019-03-26 2020-08-07 中检科医药科技(北京)集团有限公司 一种制备低分子量多糖的方法及其所用的催化剂
CN114524882A (zh) * 2020-11-23 2022-05-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种提升糖类聚合物在含二价铜盐溶液中水解速率的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456850A (zh) * 2007-12-12 2009-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备5-羟甲基糠醛的方法
CN102015773A (zh) * 2008-04-28 2011-04-13 巴特尔纪念研究院 碳水化合物聚合物转化成有附加值化学产品的方法
JP2014176783A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Univ Of Miyazaki ブレンステッド酸修飾光触媒

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456850A (zh) * 2007-12-12 2009-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备5-羟甲基糠醛的方法
CN102015773A (zh) * 2008-04-28 2011-04-13 巴特尔纪念研究院 碳水化合物聚合物转化成有附加值化学产品的方法
JP2014176783A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Univ Of Miyazaki ブレンステッド酸修飾光触媒

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111495428A (zh) * 2019-03-26 2020-08-07 中检科医药科技(北京)集团有限公司 一种制备低分子量多糖的方法及其所用的催化剂
CN111495428B (zh) * 2019-03-26 2023-07-18 北京璞棠生物科技有限公司 一种制备低分子量多糖的方法及其所用的催化剂
CN110302815A (zh) * 2019-06-20 2019-10-08 广西科技大学鹿山学院 一种Ag@SiO2负载介孔磷酸铌催化剂的合成方法及其在制备5-羟甲基糠醛中的应用
CN110302815B (zh) * 2019-06-20 2021-11-09 广西科技大学鹿山学院 一种Ag@SiO2负载介孔磷酸铌催化剂的合成方法及其在制备5-羟甲基糠醛中的应用
CN114524882A (zh) * 2020-11-23 2022-05-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种提升糖类聚合物在含二价铜盐溶液中水解速率的方法
CN114524882B (zh) * 2020-11-23 2023-03-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种提升糖类聚合物在含二价铜盐溶液中水解速率的方法

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