生物质在甲酸中催化转化合成5-羟甲基糠醛及2,5-二甲基呋喃研究

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1、分类号学号M201170209学校代码10487密级硕士学位论文生物质在甲酸中催化转化合成5-羟甲基糠醛及2，5-二甲基呋喃研究学位申请人：雷光学科专业：物理化学指导教师：梅付名副教授李光兴教授答辩日期：2014年1月10日万方数据AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceStudyontheCatalyticConversionofBiomassto5-Hydroxymethylfurfuraland2,5-Dimethylfuraninform

2、icacidCandidate:LeiGuangMajor:PhysicalChemistrySupervisor:AProfMeiFumingProfLiGuangxingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式

3、标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：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电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位

4、论文摘要目前的燃料和化工原料主要来源于化石能源。在石油资源日益枯竭的背景下，寻找新的，可持续的替代资源成为了世界各国需要面对的紧迫任务。生物质是地球上来源最广泛的可再生资源之一，因此，对生物质的转化利用是近年来科学界的研究热点。其中5-羟甲基糠醛被认为是最重要的生物质基平台分子之一，可转化为多种用途广泛的化合物。将生物质，如纤维素，葡萄糖等转化为5-羟甲基糠醛及其衍生物被认为是连接生物质与能源及化工行业的重要桥梁，得到了学术界的广泛关注。目前，从生物质得到5-羟甲基糠醛主要是通过酸性环境下的水解和脱水过程。已经报道的反应溶剂体系及催化剂大多存在价格昂贵，

5、毒性高，回收利用困难等缺点。因此，为了在绿色溶剂体系及低毒，无毒的催化剂作用下实现从生物质到5-羟甲基糠醛及其衍生物的转化，本论文展开相关研究并取得以下结果：本论文首先选取以甲酸作为绿色溶剂，研究了葡萄糖及纤维素甲酸溶剂中催化转化为5-羟甲基糠醛的反应。实验结果发现以SnCl4作为催化剂，KBr或NaBr作为助催化剂，在体系含水量5wt%，温度150℃，反应时间45分钟的条件下5-羟甲基糠醛及其甲酸酯的产率最高。以葡萄糖和α-纤维素为底物时，产率分别可达到45.4%和31.2%。在此基础上，本论文进一步研究了在甲酸溶剂中，以甲酸作为氢源将葡萄糖和纤维素一

6、锅法催化转化为2，5-二甲基呋喃的反应。本论文发现以钯碳作为催化剂，可以将5-羟甲基糠醛及其甲酸酯高效的一锅转化为2，5-二甲基呋喃，从而避免了中间产物分离提纯的过程。当以葡萄糖和纤维素为底物时，2，5-二甲基呋喃的产率分别可达到33%和21%。本论文的研究表明，此反应体系及反应途径可实现生物质的高效转化，并具有廉价，绿色，低毒性等特点。关键词：生物质5-羟甲基糠醛2，5-二甲基呋喃甲酸一锅法转化I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractToday,fuelandchemicalsweareusingmainlycomefromfossilres

7、ources。Alongwiththeexhaustingoffossilresources，developmentofsustainableresourcehasbecameanurgentissuefortheworld.Atthesametime,climateproblemscausedbythedischargingofgreen-housegasalsohighlightedtheimportanceofdevelopinggreenfuelandresources.Ligno-Biomassisoneofthemostabundantren

8、ewableresourcesintheearth.UtilizationofL