การสังเคราะห์กรด 2,5-ฟูแรนไดคาร์บอกซิลิก จาก 5-ไฮดรอกซีเมทิลเฟอร์ฟูรัลของโลหะแพลเลเดียมผสมโลหะทรานซิชันบนถ่านกัมมันต์

Synthesis of 2,5-furandicarboxylic acid from 5-hydroxymethylfurfural ofpd and transition metals supported on activated carbon

Name: กวิน สิมะวัฒนา

ThaSH: มหาวิทยาลัยบูรพา.สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

Classification :.DDC: 546.636

ThaSH: กรด -- การสังเคราะห์

ThaSH: เมทานอล

ThaSH: แพลเลเดียม

Abstract: สภาวะที่เหมาะสมในการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของ HMF เป็น FDCA โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 1% โดยน้ำหนักของโลหะแพลเลเดียมบนถ่านกัมมันต์ (Pd/AC) โดยมีปัจจัยที่ส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยา ได้แก่ ตัวทำ ละลาย (H2O และ CH3CN) อุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยา (80-150 o C) สารออกซิไดซ์ (O2 5 barและ TBHP, อัตราส่วนของ TBHP: HMF = 9 :1) และความเข้มข้นของ Na2CO3 (0, 0.06 และ 0.3 M) ในขณะที่เวลาในการทำปฏิกิริยาคงที่ที่ 24 hr พบว่า ตัวทำละลาย H2O และ CH3CN มีสภาวะที่เหมาะสมแตกต่างกันในกรณีของตัวทำละลาย H2O ให้ร้อยละผลได้ของปฏิกิริยาออกซิเดชัน HMF อยู่ที่ 53% ภายใต้อุณหภูมิ 70 o C ความเข้มข้นของ Na2CO3 0.03 M และอัตราส่วนของ HMF: TBHP (9 :1) ในกรณีตัวทำละลาย CH3CN ให้ร้อยละผลได้ของปฏิกิริยาออกซิเดชันของ HMF อยู่ที่ 42% ภายใต้อุณหภูมิ 110 o C อัตราส่วนของ TBHP: HMF (9 :1) โดยปราศจากการใช้ Na2CO3 โดยสภาวะที่ใช้ตัวทำละลาย H2O เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น โลหะแพลเลเดียมผสมกับโลหะทรานซิชัน ตัวที่สอง (เช่น แมงกานีส นิกเกิลและโคบอลต์) บนถ่านกัมมันต์ถูกเตรียมโดยวิธีการตรึงอนุภาคคอลลอยด์ขนาดนาโน โดยตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ แพลเลเดียมผสมกับโลหะทรานซิชัน ตัวที่สองมีประสิทธิภาพด้อยกว่า เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/AC โดยตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/AC ให้ผลการเลือกเกิด FFCA> HMFCA>FDCA ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของ HMF เป็น FDCA ได้ไม่ดีแต่ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มีการเลือกเกิดผลิตภัณฑ์ข้างเคียงเท่านั้น เช่น HMFCA>FFCA สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นจากตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะแพลเลเดียมผสมกับโลหะทรานซิชัน ตัวที่สองบนถ่านกัมมันต์เกิดการปนเปื้อนของ PVA ซึ่งเกาะล้อมรอบอนุภาคของโลหะส่งผลให้การเร่งปฏิกิริยาของโลหะเกิดขึ้นได้ไม่ดีนอกจากนั้นขนาดเฉลี่ยของ Pd/AC มีขนาด 6 nm ทำให้มีการกระจายตัวที่ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาตัวอื่น ๆ (14-24 nm)

Abstract: The optimum condition of HMF oxidation to FDCA over 1%wt Palladium coated on activated carbon (Pd/AC) was achieved by variation of four parameters i.e. solvent media (water and acetonitrile), reaction temperature (80-150 o C), oxidizing agent (oxygen 5 bar and tertbutylhydroperoxide; TBHP to HMF = 9 :1) and concentration of sodium carbonate solution (0, 0.06 and 0.3 M). While the reaction time was fixed at 24 h, it was found that water and acetonitrile solvents gave different optimal conditions. In case of water media, total yield of HMF oxidation was optimized at total yield of products 53% under temperature 70 o C, Na2CO3 0.03 M and molar ratio of TBHP: HMF (9 :1), whereas total yield of HMF oxidation was optimal at 42% under temperature 110 o C, molar ratio of TBHP: HMF (9 :1) without weak base Na2CO3. The former condition was green and environmental friendly, so that Pd incorporated with second transition metal (i.e. Mn, Ni and Co) coated on activated carbon was tested. The catalysts were prepared by nanoparticle colloidal immobilization. The Pd catalysts incorporated with second transition metals were inferior while compared with Pd/AC. The Pd/AC gave selectivity of FFCA >HMFCA>FDCA whereas the other catalysts did not fully oxidize HMF to FDCA, but these catalysts were only selective to intermediate products i.e. HMFCA>FFCA. This is because the Pd catalysts incorporated with second transition metal coated on activated carbon contaminated with poly vinyl alcohol (PVA) that was a chelating chemical during catalyst preparation and it covered metal active sites leading to loss of activity. Besides that, average particle size of Pd metal coated on activated carbon was 6 nm smaller than others (14-24 nm), implying a good dispersion of active metal sites on Pd/AC. The second transition metal (Mn, Ni, Co) can assist agglomeration of Pd metal site during preparation.

มหาวิทยาลัยบูรพา. สำนักหอสมุด

Address: ชลบุรี

Email: buulibrary@buu.ac.th

Name: สร้อยพัทธา สร้อยสุวรรณ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาหลัก

Name: เสฏฐกรณ์ อุปเสน

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม

Created: 2563

Modified: 2565-05-12

Issued: 2565-05-12

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: ว 546.636 ก323ก

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: มหาวิทยาลัยบูรพา

©copyrights มหาวิทยาลัยบูรพา

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	60910108.pdf	7.28 MB

ใช้เวลา

0.037951 วินาที