凹土(ATP)有"千用之土、万土之王"之美誉,我国江苏省盱眙凹土矿资源量占世界储量的49%和我国储量的74%. ATP是一种天然链层状结构的含水镁铝硅酸盐黏土矿物, 其分子式为(Mg, Al)₄(Si)₈(O, OH, H₂O)₂₆·nH₂O. ATP具有一定酸性, 层结构中的结构羟基可形成Brönsted酸位点, 暴露的Al³⁺离子可形成Lewis酸位点.ATP经酸化或离子交换后作为催化剂直接应用较少. 由于ATP具有较大的比表面积和较好的热稳定性,是良好的催化剂载体,因此多将ATP作为载体负载催化活性组分制备负载型催化剂.5-羟甲基糠醛(HMF)是由生物质得到的十二种平台化合物之一, 是非常重要的中间体, 可用于生产呋喃类衍生物, 制备精细化学品、液体燃料和多种聚合物, 还可生产5-羟基-4-酮-2-戊烯酸和乙酰丙酸. γ-戊内酯(GVL)是一种乙酰丙酸的加氢产物, 可以代替乙醇作为汽油添加剂, 也可用来生产丁烯同分异构体等化学品. 本文以天然ATP为载体, 通过浸渍-焙烧法设计和制备了兼具Brönsted酸和Lewis酸的新型固体酸催化剂SO₄^2-/In₂O₃-ATP. 该催化剂可催化己糖直接转化为HMF. ATP固有的微观结构和高比表面积使反应选择性提高. 同时, 结合固体酸活性位表征技术探索了己糖转化历程和HMF生成机制. 结果表明, In(III)的引入使ATP催化性能更加优越.固体酸的Lewis酸位和Brönsted酸位能分别有效催化葡萄糖异构和果糖脱水. 优化的最佳反应条件为: GVL:H₂O双相体系比例9:1, 反应温度180 °C, 反应时间60min. 底物为葡萄糖时, HMF最高收率为40%.SO₄^2-/In₂O₃-ATP固体酸比纯ATP酸性更强, 可重复使用4次, 且不腐蚀设备, 后处理简单, 绿色环保.

A natural attapulgite (ATP)-based catalyst, sulfated In₂O₃-ATP (SO₄²⁻/In₂O₃-ATP), was obtained by an impregnation-calcination method and was used to efficiently and selectively produce the useful platform chemical 5-hydroxymethylfurfural (HMF) from hexoses. Some important reaction parameters were studied, revealing that Lewis and Brönsted acid sites on SO₄²⁻/In₂O₃-ATP catalyze glucose isomerization and fructose dehydration. The yields of HMF from glucose and fructose were 40.2% and 46.2%, respectively, using the optimal conditions of 180 °C for 60 min with 10 wt% of solid acid catalyst in a mixture of γ-valerolactone-water (9:1).