随着不可再生的化石资源的不断消耗及全球能源需求的急剧增长,寻求一条可持续的能源利用途径已经迫在眉睫。生物质资源作为一种来源广泛、价格低廉的可再生能源也引起了人们的格外重视。我国是一个农业大国,木质纤维素类的生物质资源储量十分丰富,这类资源可替代石油作为原料来制备重要的平台化合物。其中羟甲基糠醛(HMF)就是一种重要的化工产品。本文采用水热法来研究棉秆的降解过程。棉秆中富含纤维素、半纤维素、木质素,反应原理是利用纤维素在酸性条件下可以水热降解生成目标产物羟甲基糠醛,主要考察了单相体系和两相体系中反应温度、反应时间、液固比等因素对目标产物羟甲基糠醛产率的影响。采用红外光谱、高效液相色谱仪、紫外分光光度仪等仪器对反应产物进行分析。此外,也研究了不同反应条件对中间产物还原糖产量以及残渣率的影响,以提高目标产物产率为主要目标,并选择最优的工艺条件研究表明,对于单相体系或甲基异丁基酮-水的两相体系,升高反应温度和增大液固比都可以显著提高目标产物的产率。单相体系实验中以HZSM为催化剂,反应温度为230℃、反应时间为120min,随着催化剂从0g增加到0.4g,目标产物的产率从3.8%提高到7.7%。说明加入一定量的该类催化剂可以有效提高棉秆的水解效率。对于两相体系,当反应温度为190℃、反应时间为90min、有机相与水体积比为4：1,随着催化剂用量从0g增加到0.3g,羟甲基糠醛的产率4.2%提高到7.6%。另外,中间产物还原糖的产量和残渣率也受反应条件的影响很大。由原料的热重分析结果可以知道,温度对棉秆的热解过程有着显著影响,主要失重范围在220～380℃之间。采用Coats-Redfern积分法对热解过程进行模拟,所得热解动力学属于一级反应动力学方程。通过对原料和残渣的对比红外分析可知,在170～250℃区间内的反应条件下,反应后的残渣是未反应的原料棉秆。