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纤维素是自然界中含量最为丰富的多糖,是制备乙酰丙酸的理想原材料。为提高纤维素的转化率和乙酰丙酸产率,需要开发高催化活性的催化剂。通过对生物质秸秆进行水热碳化和磺化的方法制备了新型固体酸催化剂——基于秸秆的碳质固体酸催化剂(HCSS)。并将该催化剂用于催化纤维素水解制备葡萄糖和催化葡萄糖降解制备乙酰丙酸两项实验研究中。通过XRD、FT-IR、XPS、SEM等手段对制备的催化剂进行了全面的表征,分析发现HCSS表面成功引入了一系列基团,包括羰基、羧基、羟基、磺酸基。这将为之后开展针对该催化反应的动力学研究奠定基础,并为解释不同基团在催化过程中的作用机理提供依据。 离子液体作为一种新型的绿色溶剂,具有极大的应用前景,将离子液体引入反应体系可以促进纤维素的水解。本文以离子液体为反应介质碳质固体酸为催化剂,分别研究了纤维素水解制备葡萄糖和果糖脱水制备乙酰丙酸(LA)的影响因素,主要研究内容如下: 以微晶纤维素为反应底物,利用离子液体为纤维素溶剂,通过加入适量水和催化剂HCSS,进行纤维素的水解实验研究。探究了水添加量、水解温度、反应时间、催化剂添加量对纤维素水解情况的影响。最适的水解条件为:130℃,2h反应时间,10wt.%催化剂载入量,5wt.%水添加量,水解葡萄糖的最大产率为39.0%。反应结束后催化剂和离子液体可以实现回收循环利用。 以纤维素水解产物葡萄糖为反应底物,以HCSS为催化剂进行制备乙酰丙酸反应。通过设计正交试验,探索不同反应条件,包括反应温度、时间、催化剂和底物用量对乙酰丙酸产率的影响。在最合适反应条件下:150℃,2h反应时间、5wt.%催化剂载入,最终乙酰丙酸的产率达到27.7%。这一研究成果将为进一步开发制备新的催化工艺奠定重要基础。