離子液體催化木質(zhì)纖維素制備乙酰丙酸的研究.pdf

1、本課題通過6種酸性離子液體催化稻桿分別在水熱和微波條件下高選擇性高轉(zhuǎn)化率的制備乙酰丙酸，實現(xiàn)了離子液體的循環(huán)利用，研究稻桿、微晶纖維素、葡萄糖在水熱轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的固體副產(chǎn)物humins，推斷其形成機理，并對humins的應(yīng)用進行研究。
　　酸性離子液體[C3SO3Hmim]HSO4催化秸稈在水熱條件下高選擇性的制備乙酰丙酸，通過優(yōu)化反應(yīng)條件，得到乙酰丙酸的最高質(zhì)量產(chǎn)率為21.6 wt%，通過測定秸稈中各組分的含量換算出乙酰丙酸的

2、摩爾產(chǎn)率為96.6 mol%。共合成了6種酸性離子液體并應(yīng)用于水熱反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)乙酰丙酸的產(chǎn)率與離子液體的酸度和形成氫鍵的能力有關(guān)，酸性越強，產(chǎn)率越高，Cl-離子液體能夠與纖維素、半纖維素中的羥基形成氫鍵，得到了最高的乙酰丙酸產(chǎn)率。離子液體可以循環(huán)使用4次而不降低反應(yīng)的活性。此外對反應(yīng)過程中的固體殘留物進行了電鏡表征和紅外分析，發(fā)現(xiàn)纖維素和半纖維素生成了humins，木質(zhì)素并沒有衍生化而仍然具有原來的骨架結(jié)構(gòu)。通過微波輔助的方法大大加快了

3、反應(yīng)的速度。
　　humins的形成過程分為三個階段：第一階段（20~30 min）humins開始形成微米球，微米球形成了結(jié)塊。第二階段（30~60 min）humins質(zhì)量迅速增加，humins變成分散的微米球。第三階段（60~120 min）humins質(zhì)量保持不變，有一部分微米球形成了微米團聚物，并與微米球共存于humins中。NMR表明隨著反應(yīng)時間的延長，在humins形成之前溶液中出現(xiàn)了中間體和5-HMF，最終反應(yīng)結(jié)束

4、以后兩者都消失，很可能5-HMF和中間體參與了humins的形成。對humins中的低聚物進行萃取，萃取出兩個組分，分子量分別是193和544，IR表明低聚物的主要吸收峰與humins固體吸收峰一致，表明humins是由低聚部分聚合而來的，對humins進行裂解氣質(zhì)檢測，發(fā)現(xiàn)了對應(yīng)三個階段的分子碎片。
　　2.2 g微晶纖維素水熱條件下產(chǎn)生humins，第二階段（1h附近）固體質(zhì)量達到最低點，由于反應(yīng)速度快，humins直接形成了