【摘 要】
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本论文以糠醛生产工艺中产生的含糖废液和木质纤维素残渣为SnO2-Co3O4/C催化剂载体碳的原料，加入溶胶-凝胶法制备的Sn(OH)4、Co(OH)2混合氢氧化物，经过浓缩碳化制备SnO2-Co3O4/
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本论文以糠醛生产工艺中产生的含糖废液和木质纤维素残渣为SnO2-Co3O4/C催化剂载体碳的原料，加入溶胶-凝胶法制备的Sn(OH)4、Co(OH)2混合氢氧化物，经过浓缩碳化制备SnO2-Co3O4/C(生物质碳)催化剂，并以此为催化剂水热条件下循环催化降解玉米芯生产糠醛。经测定反应后含糖降解液主要含阿拉伯糖、木糖、木酮糖、果糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖、蔗糖以及麦芽糖。SnO2-Co3O4/C催化剂表征证明其具有较强Lewis酸酸性，参与反应后催化剂中的SnO2还原为Sn，Co3O4还原为Co。通过考察SnO2-Co3O4/C催化剂制备条件对降解玉米芯的影响，优化木质纤维素残渣与含糖废液的固液比为1.5g:150mL，控制Sn:Co元素摩尔比为2，经过程序升温碳化所得催化剂中SnO2含量为30%的SnO2-Co3O4-2/C催化剂，其酸密度为0.542mmol/g，催化降解玉米芯效果较好。在SnO2-Co3O4/C催化剂降解玉米芯生成糠醛的反应过程中，重点考察了SnO2的含量、Sn:Co元素摩尔比、反应温度、反应时间、固液比和催化剂用量对糠醛产率的影响，发现在120mL蒸馏水中加入5g玉米芯，0.3g SnO2-Co3O4-2/C催化剂，180℃下反应200min，糠醛产率为30.1%。在此循环过程中，催化剂经过水洗，超声，离心进行再回收利用，催化剂的回收利用率为80%。通过考察反应条件对可溶性单糖和糠醛产率的影响，提出水热条件下SnO2-Co3O4-2/C催化剂催化降解玉米芯的反应机理：高温水热产生的H3O+可以使半纤维素和纤维素糖化生成木糖和葡萄糖等可溶性单糖，然后在SnO2-Co3O4-2/C催化剂表面的Lewis酸位点作用下异构化生成木酮糖、果糖和阿拉伯糖等酮糖，最终在H3O+作用下经过脱水生成糠醛(FF)及少量5-羟甲基糠醛(HMF)。
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