Glucose Conversion into 5-Hydroxymethylfurfural over Niobium Oxides Supported on Natural Rubber-Derived CarbonSilica Nanocomposite

ศ.ดร.ชวลิต งามจรัสศรีวิชัย นักวิจัยในเครือข่าย CBRC พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาไนโอเบียมออกไซด์ (Niobium oxide, Nb₂O₅) บนเมโซพอรัสคาร์บอนซิลิกานาโนคอมพอสิต (Mesoporous carbon/silica nanocomposites, MCS) สำหรับการแปรรูปกลูโคส (Glucose) เป็นสารเคมีมูลค่าสูง

ผลงานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Catalysts (Q2 Journal, JCR IF = 4.146)

5-Hydroxymethylfurfural (HMF) เป็นสารเคมีชีวภาพที่สำคัญจากลิกโนเซลลูโลส (Lignocellulose) สามารถนำไปใช้ในการผลิตสารเติมแต่งเชื้อเพลิง และสารเคมีที่มีมูลค่าสูง การสังเคราะห์ HMF จากกลูโคสเป็นปฏิกิริยา 2 ขั้นตอน ประกอบด้วยไอโซเมอไรเซชัน (Isomerization) ของกลูโคสไปเป็นฟรุกโตส (Fructose) ด้วยกรดลิวอิส (Lewis acid) และดีไฮเดรชัน (Dehydration) ของฟรุกโตสไปเป็น HMF ด้วยกรดบรอนสเตด (Brønsted acid)

ตัวเร่งปฏิกิริยาไนโอเบียมออกไซด์มีประสิทธิภาพที่ดีในการสังเคราะห์ HMF เนื่องจาก Nb₂O₅ มีทั้งตำแหน่งกรดลิวอิสและกรดบรอนสเตด นอกจากนี้การใช้ตัวรองรับชนิด MCS ซึ่งเป็นวัสดุที่มีคาร์บอนแทรกตัวในโครงร่างซิลิกาที่มีความพรุนสูงและมีสภาพไม่ชอบน้ำ จึงช่วยลดการก่อตัวของฮิวมิน (Humins) พื้นผิวคาร์บอนซึ่งปกคลุมด้วยหมู่ฟังก์ชันไฮดรอกซิล (−OH) และคาร์บอกซิล (−COOH) มีส่วนช่วยในการดูดซับโมเลกุลของสารตั้งต้นและการกระจายตัวของ Nb₂O₅ บนพื้นผิว

ตัวเร่งปฏิกิริยา Nb/MCS ที่พัฒนาขึ้นในงานวิจัยนี้สามารถแปรรูปกลูโคสไปเป็น HMF ได้สูงถึง 57.5% และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ถึง 5 รอบ โดยปราศจากการสูญเสียประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยา

Read this article: doi.org/10.3390/catal11080887