基于C3N4的光催化剂的制备及其在5-羟甲基糠醛光催化氧化中应用文献综述

 2021-10-24 15:49:25

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文 献 综 述1.引言随着社会的不断发展,不可再生的化石资源不断被消耗,能源短缺成为人类发展亟待解决的重大问题。

近年来生物质资源以其再生速度快、原料来源广泛、储量丰富、减少污染气体排放等特点成为研究热点,有望成为一种可替代化石能源的理想可再生资源。

5-羟甲基糠醛(HMF)是生物质基平台化合物之一,也是合成多种精细化学品和呋喃基聚合物的重要中间体,受到国内外的广泛关注。

HMF可以通过酸催化果糖、葡萄糖和纤维素等碳水化合物脱水制得,而对HMF选择性氧化可得2,5-二甲酰基呋喃(DFF)和2,5-呋喃二甲酸(FDCA)两种重要产品[1]。

现行关于HMF催化氧化的工艺大都存在价格昂贵、有毒、难以分离等问题,不利于环境保护且经济效益较低,而光催化技术具有绿色环保、光稳定性、成本低等优点,成为近年来人们研究的热点。

因此,本文围绕光催化剂g-C3N4的制备与优化及其在5-羟甲基糠醛光催化氧化中的应用来展开研究。

2.5-HMF催化氧化的研究进展催化剂选择是十分重要的,它们不仅能够决定产物分布,还能决定 HMF 的转化率及产物得率。

对于催化剂的研究历史大概为如下几个阶段: ①采用传统氧化剂 KMnO4进行FDCA的合成,该方式成本较高,催化性选择性较低; ②采用Co2 /Mn2 /Br -等均相催化剂,该催化剂不能重复使用; ③贵金属催化剂, 将贵金属装载在不同的载体上进行催化反应,催化效率较高,但贵金属价格昂贵,不适用大规模工业化生产; ④新型绿色高效的非贵金属催化剂,为生产FDCA 提供了更高效环保的方法,非常符合目前的绿色环保主题。

因此,以光催化的方法实现高选择性转化5-HMF为DFF不论是经济上还是环保上都具有重要意义[2]。

3.光催化技术原理光催化剂大多是半导体材料,都具有区别于金属或绝缘物质的特殊的能带结构,即在价带(ValenceBand,VB)和导带(ConductionBand,CB)之间存在一个区域称为禁带(ForbiddenBand,BandGap),该区域的大小称之为禁带宽度(Eg)。

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