功能化離子液體的合成及在蘆葦纖維素水解中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著以石油為基礎(chǔ)的資源的過度開發(fā)，即將面臨資源短缺的事實。生物質(zhì)，作為一種可再生原料，可以成為一種替代化石燃料的資源。若有效的將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成燃料和化學(xué)品，將會減輕對化石燃料的依賴。自然界中儲量最豐富的可再生資源——纖維素的開發(fā)與利用對解決人類面臨的能源危機(jī)問題具有重要意義。但由于纖維素分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有不熔融和難溶解性，限制了它的開發(fā)與利用。纖維素具有大規(guī)模制備5-羥甲基糠醛（5-HMF）來替代化石燃料的潛力，而其降解產(chǎn)物2,5-二甲基

2、呋喃（DMF）是生物燃料和石油化工行業(yè)中一種關(guān)鍵且多功能性的中間體，所以它被美國能源部門認(rèn)為是21世紀(jì)最具有應(yīng)用潛力的12種平臺分子之一。
　　離子液體是一種新興的綠色溶劑，目前報道的多為咪唑類離子液體，但存在粘度大，后續(xù)加工再利用困難等缺點(diǎn)。本論文首先合成一系列吡啶類離子液體，并探究利用加入無機(jī)酸催化水解蘆葦纖維素制備5-HMF的最佳條件。
　　論文首先通過一步烷基化反應(yīng)制備N-丁基吡啶溴鹽離子液體（[BPy]+Br-），

3、然后用兩種方法制備吡啶離子液體。一種是將鹵素離子液體的水溶液通過強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，再與對應(yīng)的酸反應(yīng)，制備出N-丁基吡啶甲酸鹽[BPy]+[HCOO]-和N-丁基吡啶乙酸鹽[BPy]+Ac-。另一種是以適量丙酮為溶劑，鹵素離子液體和對應(yīng)的鹽反應(yīng)制備出了N-丁基吡啶氟硼酸鹽[BPy]+[BF4]-和N-丁基吡啶硝酸鹽[BPy]+NO3-。
　　利用制備出的三種離子液體催化水解蘆葦纖維素制備5-HMF，得出加入[BPy]+Br-離子

4、液體水解蘆葦纖維素制備5-HMF的產(chǎn)量最高。以[BPy]+Br-為溶劑設(shè)計六因素（催化劑，催化劑用量，水，加鹽酸的量，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間）五水平正交表研究不同條件對纖維素水解的影響并得到5-HMF的最佳條件為采用氯化鉻作催化劑，用量為0.03 mmol，加15μL水，在110℃的溫度下反應(yīng)3 h。
　　然后分別以三乙烯二胺、六次甲基四胺為原料，通過兩步法合成了2種多磺酸基酸功能離子液體：[Bis-Bs-DABCO][HSO4]2(