均相纖維素溶液低溫敞開體系催化轉(zhuǎn)化制備有機(jī)小分子酸.pdf

1、眾所周知，近幾十年來，隨著化石能源和化學(xué)品的不斷消耗，嚴(yán)重的能源危機(jī)、環(huán)境污染和溫室效應(yīng)已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注。因此，作為用來生產(chǎn)化學(xué)品和燃料的可再生能源原料，生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化具有極大的吸引力。纖維素是含量最豐富的生物質(zhì)能源，其可以轉(zhuǎn)化為高附加值燃料和平臺(tái)分子，比如山梨醇、甲酸、乳酸、乙酰丙酸和5-羥甲基糠醛等。纖維素是一種難溶于水的高分子聚合物，因?yàn)槠溆搔?D-吡喃葡萄糖通過β-1，4-糖苷鍵連接而成。這種難溶性也導(dǎo)致大部分纖維素降解反

2、應(yīng)都是在高溫高壓下的異相反應(yīng)。故論文第一章詳細(xì)敘述了纖維素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì);綜述了纖維素的溶解體系和纖維素制備有機(jī)小分子酸的進(jìn)展，同時(shí)，簡述了葡萄糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用。為了克服纖維素高溫高壓降解反應(yīng)所帶來的高能耗問題，本文設(shè)計(jì)了通過兩步法來實(shí)現(xiàn)均相纖維素低溫敞開體系下催化轉(zhuǎn)化為有機(jī)小分子酸的反應(yīng)。在這一思路下本實(shí)驗(yàn)主要分為兩個(gè)章節(jié)。
　　笫二章，均相纖維素低溫敞開體系下催化轉(zhuǎn)化為有機(jī)小分子酸。在這部分實(shí)驗(yàn)中，首先，利用冰凍-融化的溶解

3、機(jī)理，將纖維素溶解在氫氧化鈉水溶液里，以獲得纖維素的均相溶液;其次，較低溫度下，將溶液里分散的纖維素降解為糖、醛、酸等中間體;最后，這些中間體在雙氧水做氧化劑的條件下，轉(zhuǎn)化成甲酸、草酸等。最重要的是，這個(gè)兩步法反應(yīng)均是發(fā)生在低溫敞開體系下。通過對(duì)反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度和雙氧水用量的研究，最后獲得了最優(yōu)化條件:將溶解后的均相纖維素先在110℃反應(yīng)3h，冷卻后在50℃下加入0.2 mL雙氧水反應(yīng)4h，值得注意的是，兩步反應(yīng)均在敞開體系下進(jìn)行的;

4、可以獲得高收率的甲酸(32.8％)、乳酸(11.6％)和草酸(2.3％)。
　　第三章，葡萄糖低溫敞開體系下催化轉(zhuǎn)化制備甲酸和乳酸。在上一章實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，本文同樣設(shè)計(jì)了通過兩步法葡萄糖低溫敞開體系下催化轉(zhuǎn)化制備乳酸和甲酸。通過對(duì)第一步預(yù)處理反應(yīng)中的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和氫氧化鈉用量的研究，確定了獲得最大乳酸收率的最佳條件;通過對(duì)第二步氧化反應(yīng)中反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和雙氧水用量的研究，確定了獲得最大甲酸收率的最佳條件。最后獲得的最佳優(yōu)化

5、條件為:0.15g葡萄糖，在4.8 g5.26 wt％氫氧化鈉溶液中，100℃下，反應(yīng)5 min;冷卻后加入0.2 mL的雙氧水用量，50℃下，反應(yīng)4h;獲得乳酸最大收率為75.1％，甲酸最大收率為15.2％。該章節(jié)實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)第二章實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和擴(kuò)展。我們相信這一方法還可以應(yīng)用到其它糖類化合物的催化轉(zhuǎn)化中。
　　最后一章是對(duì)本實(shí)驗(yàn)研究工作的總結(jié)，簡要總結(jié)了該工作的內(nèi)容、結(jié)果和研究意義，以及實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢和創(chuàng)新點(diǎn)，還有實(shí)驗(yàn)中待解決的問題