离子液体中棉籽壳纤维素催化水解制备5--羟甲基糠醛研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体?均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：盘鱼望日期：墨2垃二』二墨关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学

2、位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在jL年解密后适用本授权书。

3、劝非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：垒鱼亟导师签名：五连日期：aD心一石一乡学位论文数据集中图分类号TQ353．4+24学科分类号530论文编号l001020140190密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名杜益振学号2011200190获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码0817课题来源自选项目研究方向生物

4、质能源论文题目离子液体中棉籽壳纤维素催化水解制备5．羟甲基糠醛研究关键词离子液体，纤维素，棉籽壳，5．羟甲基糠醛，机理论文答辩日期2014．5．26木论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师王水副教授北京化工大学化学工程评阅人1屈一新教授北京化工大学化学工程评阅人2王际东副教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席李春喜教授北京化工大学化学工程答辩委员1雍兴跃研究院北京化工大学化学工程答辩委员2王际东副教授北京化工大学化学工程答辩委员3刘伟教授北京化工大学化学工程答辩委员4吴慧雄副教授北京化工大学化学工程答辩委员5注：一．论

5、文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要离子液体中棉籽壳纤维素催化水解制备5一羟甲基糠醛研究随着石化资源的消耗和环境污染的加剧，作为世界上唯一可再生碳源的生物质能源的开发与利用逐渐受到人们的关注。传统的生物质利用方式，虽然在一定程度上可以减少石化资源的使用，但是生物质的能源利用效率却很低，不利于实现可持续发展。以生物质为原料生产化学品替代石油基化学品不仅能减少石化资源的损耗，而且能有效

6、提高生物质的能源利用率，满足人们日益增长的能源需求。本文在前人工作的基础上对微晶纤维素和棉籽壳作为原料催化转化为桥梁化合物一5．羟甲基糠醛的制备工艺和反应机理进行了研究。1、采用价格便宜、低毒环保的离子液体TBAC为溶剂，考察了不同影响因素对目标产物产率的影响。实验结果表明：(1)TBAC／CrCl3反应体系可以有效地实现微晶纤维素向5．羟甲基糠醛的转化，且该体系具有良好的稳定性。(2)加入少量浓盐酸促进微晶纤维素的水解，实现CrCl3和浓盐酸的协同作用。(3)确定出较好的工艺条件：离子液体与微晶纤维素的质量比为10：1，盐酸和水的用量均为纤维素质量的10％，催化剂CrCl3"6

7、H20的用量为微晶纤维素物质的量的15％，140。C油浴下反应时间90min，5．羟甲基糠醛的产率为43．7％。2、探究了棉籽壳催化转化制备5．羟甲基糠醛的工艺条件。结果显示：(1)通过研究不同离子液体对5．羟甲基糠醛产率的影响，选择出实验所需的离子液体。(2)棉籽壳催化转化的较好工艺条件为：棉籽壳与离子液体北京化工大学硕士学位论文的质量比为1：20，盐酸用量为棉籽壳质量的20％，油浴中加热到130。C，反应2h后，5一羟甲基糠醛的产率最高为51．3％。(3)考查了在相同实验条件下，棉籽壳中五碳糖向糠醛的转化。实验结果显示，糠醛产率随各影响因素的变化趋势与5．羟甲基糠醛的变化趋势

8、基本一致，但是糠醛的产率却很低，这表明在该实验条件下，[Bmim]C1／CrCl3反应体系不适用于糠醛的产生。3、(1)通过量化计算，对比各化合物的空间结构和相对势能，解释了CrCl3、MnCl3、FeCl3、CoCl3作为催化剂以及不同氯化烷基咪唑类离子液体作为溶剂时对葡萄糖催化转化制备5．羟甲基糠醛产率的影响规律。(2)提出了链状葡萄糖在酸性条件下，通过质子化，脱水、脱质子和环合反应制备5．羟甲基糠醛的可能机理。为后续的实验探究和工业化生产提供了理论指导。关键词：离子液体，纤