The Impact of the Ratio Between Stronger and Weaker Acid Sites on the Production of 5-Hydroxymethylfurfural and Furfural from Monosaccharides

Autor(es)

Vieira, Jose Lucas ; Santos, Erick Alves ; Ribeiro, Caue ; Gallo, Jean Marcel R.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMCATCHEM; v. 16, n. 13, p. 10-pg., 2024-03-22.

Resumo

Sulfonated carbons and commercial Amberlyst 15 and 45 served as model catalysts to explore the impact of the ratio between stronger and weaker acid sites (NS/NW) on 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural production from fructose and xylose. Catalysts with varying structural and surface properties, and consequently different NS/NW ratios, were prepared from diverse templated mesoporous carbons and distinct sulfonation methods. HMF or furfural yields exhibited an exponential correlation with the NS/NW ratio. However, the catalytic activity per site (TON) displayed a volcano-like plot, reaching a maximum between NS/NW=2-4. Consequently, our findings suggest the involvement of both strong (sulfonic acid) and weak acid (surface carboxylic acid, alcohol, and phenol groups) sites in monosaccharide dehydration mechanisms. These insights may guide the development of novel catalysts. Sulfonated carbons with 20-33 % of weaker acid sites (surface carboxylic acid, alcohol, and phenol groups) present the best turnover number of platform molecule production (TONFuran) from fructose and xylose. image (AU)

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• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 19/02132-8 - Catalisadores mesoporosos bifuncionais ácido de Lewis e ácido de Brønsted para a conversão direta de sacarídeos derivados da biomassa em moléculas plataforma
• Beneficiário: José Lucas Vieira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 20/04109-0 - Síntese de carbonos porosos ácidos para a conversão de glicose em HMF
• Beneficiário: José Lucas Vieira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos
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• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/14442-1 - EMU concedido no processo 2017/11958-1: TGA
• Beneficiário: Hudson Giovani Zanin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 16/02128-2 - Desenvolvimento de novos sistemas catalíticos para a biorrefinaria
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• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 15/50093-0 - Brazil and UK collaboration for energy storage and supply
• Beneficiário: Hudson Giovani Zanin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
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• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
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• Beneficiário: Hudson Giovani Zanin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores