One-pot domino conversion of biomass-derived furfural to γ-valerolactone with an in-situ formed bifunctional catalyst

多米诺骨牌 糠醇 糠醛 催化作用 化学 产量(工程) 双功能 布朗斯特德-洛瑞酸碱理论 双功能催化剂 水解 溶剂 有机化学 材料科学 冶金
作者
Xialing Lin,Mingrui Li,Yumei Jian,J. S. Huang,Yang Song,Li Hu
出处
期刊:Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, And Environmental Effects [Taylor & Francis]
卷期号:: 1-17 被引量:1
标识
DOI:10.1080/15567036.2021.1986175
摘要

γ-Valerolactone (GVL) is widely used as a green solvent and in the generation of liquid fuels. GVL can be obtained from biomass-derived furanic compounds through a cascade reaction process, which is extremely challenging due to the need for different active sites in a single pot. Here, we reported a domino conversion process of directly upgrading furfural (FF) to GVL in isopropanol over a commercially available and budget catalyst ZrCl4 that can in-situ release Brønsted acid (HCl) and Lewis acid/base species (ZrO(OH)n·xH2O). The in-situ formed bifunctional catalyst can significantly enable twice transfer hydrogenation, etherification, the ring-opening, and cyclization reactions, giving a high GVL yield of 56.5% from FF at 180°C for 6 h. In addition, the solid residues collected after reaction could be calcined to obtain t-ZrO2-(C) nanoparticles with a rough surface, in which the insoluble humin attached to the hydrolyzed solid was demonstrated to improve the layered aggregate structure of the resulting t-ZrO2-(C). Interestingly, t-ZrO2-(C) showed good performance in catalytic conversion of FF to furfuryl alcohol (FAOL) with ca. 80% yield. The developed bifunctional and recyclable catalytic system exhibits potential for one-pot multi-step biomass valorization.

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