開發連續式催化系統應用於木質纖維素衍生物轉換及製備無毒抗菌泡棉

  • 刊登日期: 2021-02-09
申請系所(單位) 化學系
計畫主持人 李進發 教授 ( 個人網頁 )
計畫名稱(中文) 開發連續式催化系統應用於木質纖維素衍生物轉換及製備無毒抗菌泡棉
計畫名稱(英文) Development of Continuous Catalytic Oxidative Processes for Selective Conversion and Valorization of Lignocellulosic Compounds to Non-toxic Antibacterial Sponge
共同主持人 1. 陳奕君 副教授 / 森林系 2. 林坤儀 特聘教授 / 環工系
協同主持人
中文摘要 生物質衍生物的分子的增值已成為實現環境資源和能源可持續性的關鍵步驟,特別是,將生物質衍生的分子轉化為高附加值的產品,例如:藥品、香料、燃料和化學品,已經被公認為是對生物質和農業廢棄物進行再利用以及增值的有效策略。在過渡金屬催化劑(例如銅)輔助下,更可以提升轉換效率及選擇性。因此銅與2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基 (Cu / TEMPO)的組合已被證明是一種高效率的高選擇性化學催化技術,可用於將醇氧化為相對應的醛。由於VAL是一種醇類,並且相應的OH基團可以被氧化以提供一個醛基(變為VN),因此Cu / TEMPO的組合可用於VAL氧化,並且催化劑可以循環再利用。因此,近來VAL到VN的異相催化氧化日益受到關注。然而即使為異相催化反應系統,傳統批次式異相催化程序仍面臨產品分離純化以及觸媒回收之挑戰,因此本研究計畫主要為設計並開發異相催化劑,目標開發濾材式含銅及TEMPO複合材料並應用於連續流香草醇的氧化反應上,且有高效率、高選擇性的轉換率、產品易分離及催化劑易回收再使用之特性。
英文摘要 As oxidative conversion of lignin-derived compound, vanillic alcohol (VA), to vanillin aldehyde (VL) represents as a useful process for lignocellulosic biomass valorization. While catalytic aerobic oxidation by Cu and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TPO) with O2 as an oxidant is proposed as a promising oxidative process for VA conversion, this conventional Cu/TPO employs homogeneous Cu ions and TPO, making recovery of homogeneous Cu ion and TPO from reaction media extremely challenging. Herein, Cu species and TPO are integrated into a single heterogeneous catalyst through a co- precipitation method to embed TPO into copper benzene-1,3,5-tricarboxylate (CuBTC) metal organic frameworks (MOFs), forming a bifunctional heterogeneous catalyst. The resulting TPO-embedded CuBTC (TEC) retained the typical octahedral morphology and crystalline structure of CuBTC, while encapsulating TPO within CuBTC. The TEC exhibited higher conversion efficiencies of VA than the simple combination of pristine CuBTC and TPO.