Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Chế tạo xúc tác kim loại trên chất mang cho phản ứng hiđro hóa axit levulinic thành gama-valerolactone sử dụng axit focmic làm nguồn cung cấp hiđro

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kết quả của nghiên cứu là chế tạo được một số xúc tác Au/Al2O3, Au/MgO, Au/HT3, Au/ZrO2 theo phương pháp đồng kết tủa với hàm lượng 3% khối lượng vàng trên chất mang. Xác định được đặc trưng của các xúc tác bằng các phương pháp: Nhiễu xạ tia X: xác định được trong thành phần của xúc tác có vàng chứng tỏ glyxeryl đã khử Au(III) thành Au(0). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Chế tạo xúc tác kim loại trên chất mang cho phản ứng hiđro hóa axit levulinic thành gama-valerolactone sử dụng axit focmic làm nguồn cung cấp hiđro

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Hải Yến CHẾ TẠO XÚC TÁC KIM LOẠI TRÊN CHẤT MANG CHO PHẢN ỨNG HIĐRO HÓA AXIT LEVULINIC THÀNH GAMA – VALEROLACTONE SỬ DỤNG AXIT FORMIC LÀM NGUỒN CUNG CẤP HIĐRO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Thị Hải Yến CHẾ TẠO XÚC TÁC KIM LOẠI TRÊN CHẤT MANG CHO PHẢN ỨNG HIĐRO HÓA AXIT LEVULINIC THÀNH GAMA – VALEROLACTONE SỬ DỤNG AXIT FORMIC LÀM NGUỒN CUNG CẤP HIĐRO Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHẠM ANH SƠN Hà Nội – Năm 2015
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Anh Sơn đã giao đề tài nghiên cứu và tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn này, ThS. Kiều Thanh Cảnh đã nhiệt tình hỗ trợ các kỹ thuật thực nghiệm. Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo bộ môn Hóa Vô Cơ – Khoa Hóa Học – ĐH Khoa Học Tự Nhiên, cùng tập thể các bạn trong phòng Vật liệu vô cơ đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn tốt nghiệp này. Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Hải Yến
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LA: Axit LevuLinic GVL: gama – valerolactone FA: Axit Formic TEM: Transmission Electron Microscopy ICP-MS: International Center of Photography - Mass Spectrometer GC-MS: Gas chromatography–mass spectrometry
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Một số thuộc tính của LA..............................................................................7 Bảng 2: Một số tính chất của GVL...........................................................................10 Bảng 3. Lƣợng chất của các tiền chất cho tổng hợp Au trên các chất mang khác nhau...........................................................................................................................21 Bảng 4. Khối lƣợng các mẫu chất rắn trong dung dịch cho phân tích ICP-MS........22 Bảng 5. Khối lƣợng chất chuẩn GVL, LA, Naphtalen cho dãy dung dịch chuẩn.....25 Bảng 6. Các đặc trƣng năng lƣợng liên kết (eV) của peak XPS Au4f......................34 Bảng 7. Kết quả phân tích ICP-MS...........................................................................35 Bảng 8. Sự phụ thuộc của tỉ lệ diện tích peak GC vào tỉ lệ mol GVL/Naphthalene....................................................................................................37 Bảng 9. Sự phụ thuộc của tỉ lệ diện tích peak GC vào tỉ lệ mol LA/Naphthalene......................................................................................................38 Bảng 10. Hydro hóa LA theo qui trình 1 trên các hệ xúc tác và thời gian phản ứng khác nhau..................................................................................................................40 Bảng 11. Hydro hóa LA theo qui trình 2 trên các hệ xúc tác khác nhau..................42
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Các hợp phần của lignocellulose...................................................................3 Hình 2: Sơ đồ chuyển hóa lignocellulose thành các sản phẩm có giá trị....................6 Hình 3: Sơ đồ chuyển hóa các dẫn xuất của lignocellulose thành LA........................8 Hình 4: Các dẫn xuất thu đƣợc từ axit levulinic.........................................................9 Hình 5: Các dẫn xuất thu đƣợc từ LA.......................................................................11 Hình 6: Sơ đồ chuyển hóa GVL thành các hợp chất quan trọng..............................12 Hình 7: Sắc kí đồ GC điển hình của mẫu chứa đồng thời GVL, LA và naphtalen...27 Hình 8: Phổ khối lƣợng của GVL.............................................................................28 Hình 9: Phổ khối lƣợng của axit levulinic................................................................28 Hình 10: Phổ khối lƣợng của Naphtalen..................................................................29 Hình 11: Giản đồ XRD của mẫu Au/ZrO2 có glyxerol và kết tủa bằng Na2CO3 đƣợc sấy ở 100oC (trên) và nung ở 500oC (dƣới)..............................................................30 Hình 12: Giản đồ XRD của mẫu Au/ZrO2 không sử dụng chất khử và kết tủa bằng Na2CO3 (trên) và NH3 (dƣới)....................................................................................31 Hình 13: Peak XPS của nguyên tố Au trên mẫu vật liệu Au/ZrO2 không sử dụng chất khử glyxerol (trên) và có sử dụng chất khử glyxerol (dƣới).............................33 Hình 14: Ảnh TEM của mẫu Au/ZrO2......................................................................36 Hình 15: Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng GVL....................................................37 Hình 16: Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng LA.......................................................38
Hình 17: Phổ XPS của điện tử Au4f từ mẫu xúc tác Au/ZrO2 thu hồi sau phản ứng..........................................................................................................................44
MỤC LỤC CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................... 3 1.1. Sinh khối ....................................................................................................... 3 1.1.1. Định nghĩa, thành phần, và nguồn gốc ...................................................3 1.1.2. Sinh khối để sản xuất nhiên liệu sinh học và hóa chất ...........................4 1.2. Axit levulinic ................................................................................................ 6 1.2.1. Giới thiệu về axit levulinic .....................................................................6 1.2.2. Điều chế axit levulinic từ các dẫn xuất biomass.....................................7 1.2.3. Ứng dụng của axit levulinic ....................................................................8 1.3. Gama - valerolactone .................................................................................. 10 1.3.1. Giới thiệu về gama - valerolactone: ......................................................10 1.3.2. Điều chế GVL từ axit levulinic.............................................................11 1.3.3. Tiềm năng ứng dụng của GVL .............................................................11 1.3.3.1. Ứng dụng làm dung môi ........................................................................11 1.3.3.2. Ứng dụng làm nhiên liệu lỏng và phụ gia nhiên liệu ............................12 1.3.3.3. GVL sử dụng làm chất đầu sản xuất hóa chất khác ..............................13 1.4. Tổng quan về chuyển hóa biomass thành GVL.......................................... 14 1.4.1. Xúc tác và dung môi trong tổng hợp GVL ...............................................14 1.4.2. Nguồn chất khử ........................................................................................17 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM................................................................................19 2.1. Định hƣớng nội dung của đề tài ................................................................. 19 2.2. Dụng cụ - Thiết bị:...................................................................................... 19 2.3. Hóa chất: ..................................................................................................... 19 2.4. Pha dung dịch: ............................................................................................ 20 2.5. Quy trình chế tạo xúc tác ............................................................................ 20 2.6. Chuẩn bị dung dịch đo ICP-MS ................................................................. 22 2.7. Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng vật liệu ............................................ 22
2.7.1. Nhiễu xạ tia X .......................................................................................22 2.7.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ........................................................23 2.7.3. Phổ khối lƣợng cảm ứng plasma (ICP-MS) .........................................23 2.7.4. Phổ quang điện tử tia X ........................................................................24 2.8. Chuẩn bị dung dịch xây dựng đƣờng chuẩn GVL và LA .......................... 24 2.9. Qui trình thực hiện phản ứng xúc tác hiđro hóa axit levulinic ................... 25 2.10. Định lƣợng các chất trong hỗn hợp phản ứng ............................................ 26 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................27 3.1. Xác định thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X (XRD) .................................. 30 3.2. Xác định trạng thái oxi hóa bằng phổ quang điện tử tia X (XPS) ................ 33 3.1. Xác định hàm lƣợng Au ................................................................................. 35 3.2. Kết quả đo TEM ............................................................................................ 36 3.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ GVL và LA................................. 36 3.4. Hydro hóa LA để tạo thành GVL .................................................................. 39 3.5. Đánh giá trạng thái tâm xúc tác sau phản ứng ............................................... 44 KẾT LUẬN ...............................................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................46 PHỤ LỤC ......................................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực công nghiệp và giao thông vận tải trên toàn thế giới đã dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ nhu cầu nhiên liệu. Hiện nay hơn 84% nhu cầu nhiên liệu của loài ngƣời dựa trên việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái tạo đƣợc (dầu 34%, gas 28%, than đá 22%), nhƣng các nguồn nhiên liệu này có hạn và ngày càng trở nên đắt hơn. Hơn nữa quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch để sản xuất nhiệt và điện làm gia tăng các khí gây hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân chính gây biến đổi khí hậu. Nguồn tài nguyên hóa thạch ngày càng giảm dần và sự xuống cấp của môi trƣờng là động lực mạnh mẽ cho việc tìm kiếm các nguồn tài nguyên bền vững và có thể tái tạo đƣợc. Nhiều nguồn năng lƣợng thay thế khác nhau đã và đang đƣợc phát triển chẳng hạn nhƣ năng lƣợng nhiệt điện, năng lƣợng gió, năng lƣợng địa nhiệt điện, năng lƣợng mặt trời. Tuy nhiên, quá trình khai thác, sử dụng các nguồn năng lƣợng này có thể mất nhiều thời gian hơn so với dự kiến. Vì vậy, việc phát triển các quá trình chuyển hóa tài nguyên sinh khối thành nhiên liệu và nguyên liệu sẽ là xu hƣớng tiếp cận chủ đạo trong vài thập kỉ tới. Sinh khối là một nguồn tài nguyên thay thế phong phú và tái tạo đƣợc, nó là nguồn tài nguyên tốt nhất để thay thế cho tài nguyên hóa thạch để phát triển nguồn nhiên liệu bền vững và nguyên liệu đầu cho công nghiệp hóa chất. Đặc điểm quan trọng nhất của một chất đƣợc coi là chất đầu bao gồm khả năng sử dụng nó để sản xuất năng lƣợng và các sản phẩm chứa carbon, có thể tái tạo đƣợc, an toàn để lƣu trữ và dễ dàng di chuyển với số lƣợng lớn, nhiệt độ nóng chảy thấp, nhiệt độ sôi và điểm chớp cháy cao, độc tính thấp hoặc không có độc tính và dễ dàng bị phân hủy sinh học. Gama -valerolactone (GVL) đƣợc coi là một trong những chất tốt nhất có thể đáp ứng các yêu cầu trên. GVL có thể chuyển hóa đƣợc thành nhiên liệu lỏng, phụ gia nhiên liệu, dung môi xanh, phụ gia thực phẩm và làm chất trung gian cho các ngành công nghiệp hóa chất và dƣợc phẩm. 1
Một trong những phƣơng pháp quan trọng nhất đƣợc sử dụng cho quá trình sản xuất GVL là phản ứng hydro hóa axit levulinic (LA) thu đƣợc từ quá trình thủy phân - dehydrat hóa các hợp chất carbonhydrat trong môi trƣờng tính axit. Phản ứng hydro hóa LA trong pha hơi diễn ra ở áp suất khí quyển và cho hiệu suất chuyển hóa thành GVL cao. Tuy nhiên phản ứng trong pha hơi tiêu tốn năng lƣợng rất lớn cho sự hóa hơi của chất phản ứng. Hydro hóa LA trong pha lỏng phổ biến hơn tuy nhiên phản ứng thƣờng đòi hỏi áp suất khí H2 cao(1,2-5,5 MPa). Trong pha lỏng, phản ứng hydro hóa LA có thể xảy ra dƣới sự xúc tác của các hệ xúc tác đồng thể hoặc dị thể. Vì vậy, tôi chọn đề tài nghiên cứu “Chế tạo xúc tác kim loại trên chất mang cho phản ứng hiđro hóa axit levulinic thành gama-valerolactone sử dụng axit focmic làm nguồn cung cấp hiđro”. 2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Sinh khối 1.1.1. Định nghĩa, thành phần, và nguồn gốc Sinh khối đƣợc định nghĩa là nguồn vật chất đƣợc tổng hợp từ các sinh vật sống (thực vật, động vật, và vi sinh vật) nhƣ gỗ, các loại cây và phế phẩm nông nghiệp, các chất thải từ động vật và sản phẩm vi sinh [6]. Mỗi năm sinh vật trên thế giới sản sinh ra khoảng 1,7.1011 tấn sinh khối và 75% trong số đó là cacbohydrat. Nhƣng chỉ có 3 - 4% của các hợp chất này đƣợc con ngƣời sử dụng làm thực phẩm hoặc mục đích khác phục vụ cuộc sống [13]. Sinh khối từ thực vật đƣợc tạo ra từ quá trình quang hợp dƣới tác dụng của mặt trời để chuyển đổi CO2 và H2O để tạo thành cacbohydrat và O2. Hình 1. Các hợp phần của lignocellulose Các sản phẩm chính đƣợc hình thành từ quá trình quang hợp là đƣờng C6 (chủ yếu là glucose, mannose và galactose) và đƣờng C5 (chủ yếu là arabinose và 3
xylose) sẽ tạo thành các hợp chất cellulose, hemicellulose và lignin. Đây là ba thành phần chính của vật liệu lignocellulose cấu tạo nên thân, rễ và lá cây. Tính chất của mỗi thành phần phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố. Lignocellulose gồm 40-50% cellu- lose, 25-35% hemicellulose và 15-20% lignin [14]. Cellulose là polime sinh học đƣợc tổng hợp nhiều nhất từ quá trình quang hợp, đây là polymer mạch thẳng của glucose liên kết với nhau thông qua liên kết β -1, 4 - glycosizit làm cho cellulose tồn tại ở dạng vi tinh thể. Vì vậy, cellulose rất khó phân hủy hoặc thủy phân trong điều kiện tự nhiên. Mức độ trùng hợp của chuỗi cellulose là trong khoảng từ 500- 25000. Hemicellulose là dạng polyme sinh học với đƣợc tạo nên từ nhiều dạng mo- nosacarit khác nhau là các phân tử đƣờng C5, C6 và axit glucoronic. Hemicellulose dễ hòa tan hơn cellulose và thƣờng tồn tại ở dạng phân nhánh với khoảng 100-200 monome. Trong các nhánh này, các nhóm chức không đƣợc bảo vệ bởi cấu trúc tinh thể nhƣ trong cellulose. Do đó, hemicellulose dễ bị thủy phân bởi axit, bazơ hoặc enzim hơn cellulose [15]. Thành phần thứ ba, lignin, là polymer đƣợc cấu thành bởi các dẫn xuất phenol và tồn tại nhiều liên kết ngang, nên rất khó hòa tan. Lignin cũng có khả năng đƣợc chuyển thành nhiên liệu và hóa chất có giá trị cao, nhƣng cấu trúc phức tạp của nó và sự không đồng nhất trong thành phần và cấu trúc làm cho nó khó xử lý hơn so với các chất khác nên ít có giá trị sử dụng hơn. Lignin kết hợp cùng cellulose và hemicellulose xây dựng thành thành khung xƣơng của thực vật [25]. Bên cạnh đó, thực vật còn tổng hợp nhiều loại hợp chất khác đóng vai trò cấu trúc hoặc tích trữ năng lƣợng nhƣ chất béo đƣờng và tinh bột, cũng nhƣ các sản phẩm khác giàu hy- dro và carbon (terpenes) là các thành phần thiết yếu của dầu, nhựa, cao su và steroid [23]. 1.1.2. Sinh khối để sản xuất nhiên liệu sinh học và hóa chất Sự phát triển của công nghiệp ngày càng tăng và cơ giới hóa toàn cầu dẫn tới sự gia tăng nhu cầu nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, khí tự nhiên và than đá). Hiện nay, nhiên liệu hóa thạch chiếm tới 84% nhu cầu năng lƣợng của loài ngƣời, 54% 4
trong số đó phục vụ lĩnh vực giao thông vận tải. Ngoài ra, các sản phẩm hiện nay nhƣ polyme, nhựa, dầu nhờn, phân bón, dệt may... cũng có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần và trở nên đắt hơn. Hơn nữa, quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và các dẫn xuất của nó cùng với các hoạt động công nghiệp, sinh hoạt của con ngƣời gây ra sự gia tăng đáng kể lƣợng khí nhà kính [2]. Tăng trƣởng kinh tế bền vững đòi hỏi phải thân thiện với môi trƣờng cùng với việc sử dụng nguồn tài nguyên tái tạo cho sản xuất công nghiệp để thay thế nguồn tài nguyên hóa thạch đang cạn kiệt dần. Trong số nhiều nguồn năng lƣợng thay thế (sinh khối, năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng gió, năng lƣợng địa nhiệt ...), sinh khối là một ứng cử viên tiềm năng nhất cho việc thay thế dần nguồn tài nguyên hóa thạch [22,9]. Các hoạt động nghiên cứu, phát triển và việc sử dụng sinh khối để sản xuất các sản phẩm phi thực phẩm ở nhiều quốc gia trên thế giới đã tạo ra một khái niệm mới: "tinh chế sinh học" [2]. Tinh chế sinh học là quá trình tƣơng tự tinh chế dầu mỏ ngày nay, nhằm tạo ra các loại nhiên liệu và nguyên liệu phục vụ đời sống, sản xuất. Sinh khối thƣờng dùng để chỉ các vật liệu thực vật có thành phần chính là lig- nocellulose (hỗn hợp của cellulose, hemicellulose và lignin). Đây là nguyên liệu có sẵn và có thể tái tạo cho quá trình tinh chế sinh học. Không giống nhƣ tinh bột, quá trình thủy phân lignocellulose bởi các enzyme thƣờng không hiệu quả. Do đó, trƣớc khi tiến hành quá trình thủy phân bởi enzym, lignocellulose phải đƣợc xử lý sơ bộ bằng nhiệt để phá vỡ cấu trúc bền vững của nó. Tuy vậy, lignocellulose vẫn là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho tinh chế sinh học ở quy mô lớn [10]. Sơ đồ chuyển hóa lignocellulose thành các sản phẩm có giá trị đƣợc thể hiện trong hình 2. Theo sơ đồ này, furfural, 5- hydroxymethyl furfural và axit levulinic là những sản phẩm có nhiều tiềm năng ứng dụng nhất để sản xuất nhiên liệu lỏng, chất đầu cho công nghiệp hóa chất, tổng hợp vật liệu. 5
Hình 2: sơ đồ chuyển hóa lignocellulose thành các sản phẩm có giá trị 1.2. Axit levulinic 1.2.1. Giới thiệu về axit levulinic Các nghiên cứu của PNNL (phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dƣơng) và NREL (phòng thí nghiệm năng lƣợng tái tạo quốc gia) tiến hành sàng lọc trên 300 hóa chất cơ bản để chọn một nhóm gồm 30 chất có tiềm năng nhất [26]. Cuối cùng, danh sách này đã đƣợc rút xuống còn 12 các hóa chất cơ bản có thể đƣợc tổng hợp từ nguồn nguyên liệu là cacbohydrat qua các biến đổi sinh học hoặc hóa học. Mƣời hai chất cơ bản này có thể đƣợc sử dụng làm chất đầu để sản xuất nhiều hóa chất và vật liệu có giá trị cao trong công nghiệp. Một trong mƣời hai hóa chất cơ bản có tiềm năng đó là axit levulinic (LA). 6
LA là axit béo phân tử lƣợng thấp có hai nhóm chức quan trọng: cacbonyl (CO) và cacboxyl (COOH). LA là dễ dàng hòa tan trong nƣớc, ethanol, diethyl ete, axeton và nhiều loại dung môi hữu cơ khác. Trong nƣớc, LA phân ly khá tốt với pKa ở 25°C bằng 4,59. Một số tính chất vật lý của LA đƣợc liệt kê trong Bảng 1 [20]. Bảng 1: Một số thuộc tính của LA Thuộc tính Trị số Khối lƣợng phân tử 116,11 g mol-1 pKa(25 oC) 4,59 Nhiệt độ sôi 37 oC Điểm sôi 246 oC Tỉ trọng(25oC) 1,1447 g mL-1 Chỉ số khúc xạ (25 °C) 1,1441 Sức căng bề mặt (25 °C) 39,7 dyne cm-1 Nhiệt bay hơi (150 °C) 0,58 kJ mol-1 Nhiệt nóng chảy 79,8 J mol-1 1.2.2. Điều chế axit levulinic từ các dẫn xuất biomass LA có thể thu đƣợc từ phản ứng carbohydrate đƣờng C6 (thành phần của tinh bột hoặc lignocellulose) với axit. Việc chuyển đổi một vật liệu lignocellulose đến LA đƣợc thể hiện trong sơ đồ sau: 7
Hình 3. Sơ đồ chuyển hóa các dẫn xuất của lignocellulose thành LA Từ sơ đồ trên có thể nhận thấy, các monosaccarit có thể thu đƣợc từ quá trình thủy phân cellulose hoặc hemicellulose. Từ đƣờng hexose và pentose có thể tổng hợp đƣợc HMF và fufural thông qua quá trình dehydrat hóa. Cuối cùng axit levulin- ic sẽ đƣợc tạo ra nhờ phản ứng hydrat hóa HMF và fufural. Tất cả các quá trình trên đều đƣợc xúc tác bởi xúc tác axit. 1.2.3. Ứng dụng của axit levulinic Dựa trên cấu trúc của LA, các loại sản phẩm có thể thu đƣợc bằng cách este hóa, halogen hóa, hydro hóa, ...  Trong ngành công nghiệp dƣợc phẩm canxi levulinate là một nguồn bổ sung canxi có thể làm thành thuốc viên, viên nang, hoặc thuốc tiêm. Ngoài ra nó cung cấp dinh dƣỡng giúp tăng cƣờng và hình thành xƣơng.  Axit diphenolic đƣợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất các polyme và các vật liệu khác [16].  Este của axit levulinic là hợp chất quan trọng sử dụng cho các hƣơng liệu, dung môi và chất dẻo, sử dụng làm phụ gia chống oxy hóa trong nhiên liệu và làm tăng chỉ số octan. 8
Hình 4. Các dẫn xuất thu đƣợc từ axit levulinic  DALA là một thành phần tự phân hủy của thuốc diệt cỏ. Trong ngành dƣợc phẩm, sử dụng DALA với liều lƣợng thích hợp nó góp phần tích cực trong việc điều trị ung thƣ.  Axit succinic là một trong 12 loại hóa chất có giá trị. Nó đƣợc sử dụng cho các chất phụ gia nhiên liệu, dung môi, polyeste, tetrahydrofuran, butyrolactone, dƣợc phẩm,...  Axit 2-metyl-3-indoleacetic, đƣợc sản xuất từ axit levulinic, là một loại hor- mone tăng trƣởng thực vật phổ biến mà có thể thúc đấy sự tăng trƣởng của rễ và thân cây.  Levulinate chủ yếu đƣợc sử dụng để loại bỏ chất nicotine và giữ trái cây tƣơi. 9
1.3. Gama - valerolactone 1.3.1. Giới thiệu về gama - valerolactone: Gama - valerolactone (GVL) là hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C5H8O2. GVL là một chất lỏng không màu, ổn định ở điều kiện bình thƣờng có mùi thảo mộc do đó nó đƣợc dùng trong thành phần nƣớc hoa và các chất phụ gia thực phẩm. Một số tính chất quan trọng của GVL đƣợc liệt kê trong bảng 2. Bảng 2: Một số tính chất của GVL Thuộc tính Trị số Khối lƣợng phân tử 100,12 gmol-1 Điểm sôi 207-208oC Nhiệt độ sôi -31 °C Tỉ trọng (25oC) 1,05 g mL-1 Chỉ số khúc xạ (25 °C) 1,432 Độ tan trong nƣớc Vô hạn Áp suất hơi (25 °C) 0,65 kPa Áp suất hơi (80 °C) 3,2 kPa LD50, độc tính/ trên chuột 8800 mg kg-1 GVL có điểm sôi cao, nhiệt độ sôi thấp. Hơn nữa, áp suất hơi thấp (thậm chí ở nhiệt độ cao) do đó khó gây cháy ở điều kiện thƣờng. GVL có độc tính thấp, mùi rõ ràng do đó nó dễ dàng đƣợc nhận biết khi bị rò rỉ hoặc tràn. Những tính chất này giúp GVL là ứng viên sáng giá làm nhiên liệu lỏng có thể thay thế xăng hoặc etanol. 10
1.3.2. Điều chế GVL từ axit levulinic Hình 5. Các dẫn xuất thu đƣợc từ LA Quá trình chuyển hóa LA thành GVL có thể xảy ra theo hai con đƣờng: (i) LA đƣợc hidro hóa tạo thành axit 4-hydroxy pentanoic, tiếp theo là quá trình dehydrat hóa tạo thành GVL, (ii) tách nƣớc của LA thành angelica lactone, tiếp theo là quá trình hidro hóa thành GVL. 1.3.3. Tiềm năng ứng dụng của GVL 1.3.3.1. Ứng dụng làm dung môi Các tính chất vật lý và hóa học của GVL làm cho nó trở thành một một dung môi tiềm năng cũng nhƣ tiền chất cho sản xuất dung môi xanh khác [8]. Gần đây có nhiều báo cáo cho việc chọn lọc dung môi xanh. Theo các tiêu chí này, GVL có lợi thế hơn so với các dung môi thông thƣờng khác. GVL không độc hại và dung môi GVL sản xuất ít bƣớc hơn so với các dung môi khác nhƣ triclometan, THF, và đa số các ion khác. Ngoài ra, các sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ tạo ra từ sản xuất GVL có thể trộn với nƣớc tạo điều kiện phân hủy sinh học của nó. 11