随着化石资源的日渐枯竭,寻找可再生、清洁的绿色资源成为亟待解决的难题。生物质资源来源广、可再生,因此从生物质出发制备高附加值的化学品(如乙酰丙酸,γ-戊内酯以及乳酸甲酯等)备受青睐。乳酸甲酯可以作为良好的高沸点有机溶剂,广泛的应用于工业、医疗行业。目前乳酸甲酯通常是由生物发酵法得到乳酸,然后与甲醇在硫酸或其他催化剂的催化作用下发生酯化反应得到。这种方法主要存在以下缺点:对微生物要求高;乳酸容易发生脱水、碳化等副反应;硫酸对设备腐蚀严重等。生物质在相对温和的条件下即可降解转化为小分子有机物,因此通过化学法催化转化生物质制备乳酸甲酯意义重大,其核心是筛选出稳定、环境友好的高效催化剂。本文对近临界甲醇介质中生物质糖催化转化制备乳酸甲酯进行了系统的研究,内容主要包括催化剂的制备、筛选和表征,葡萄糖催化转化制备乳酸甲酯的工艺优化以及催化剂的重复使用性能的考察;探究影响非均相催化剂催化性能的因素以及葡萄糖催化转化的一般规律;筛选高效催化生物质糖制备乳酸甲酯的非均相催化剂,为乳酸甲酯高效催化体系提供相应的理论依据及实验基础,推动乳酸甲酯低成本、高效率生产的工业化进程。主要内容概括如下:首先,以葡萄糖为原料,乳酸甲酯的收率为考察指标,比较了13种不同金属氧化物的催化性能,筛选出催化效果最好的NiO催化剂,200℃下反应3h,乳酸甲酯的收率可达36.2%。然后研究了四种不同来源的NiO的催化性能,结果表明购自Aladdin的NiO催化效果最好,乳酸甲酯的收率可达36.2%。XRD、TEM以及NH3-TPD的表征结果表明,影响NiO催化性能的主要因素是催化剂表面的酸强度以及酸含量,中等强度酸含量越大,葡萄糖催化转化为乳酸甲酯的收率越高。之后考察了NiO催化不同生物质糖制备乳酸甲酯的催化性能,结果表明NiO对蔗糖的催化效果最好,乳酸甲酯的收率可以达到50.9%。最后优化了NiO催化葡萄糖制备乳酸甲酯的工艺条件,NiO催化葡萄糖转化为乳酸甲酯的收率最高可达46.2%,催化剂重复使用三次依然有很好的催化效果。其次,通过均匀沉淀法制备了一系列的Ni/2-Hmim-X(X表示硝酸镍与2-甲基咪唑的摩尔比)催化剂,用于生物质糖催化转化制备乳酸甲酯。11种Ni/2-Hmim-X催化剂中催化效果最好的为Ni/2-Hmim-4/1,乳酸甲酯的收率可达36.0%。BET的表征结果表明,随着原料中硝酸镍摩尔比的增加,制备的催化剂比表面积逐渐增加。XRD表征结果显示,随着X的增加,Ni/2-Hmim-X中γ-NiOOH与β-Ni(OH)2的比例逐渐增加,乳酸甲酯的收率逐渐增加,因此推断催化剂的催化效果与材料中镍的价态有关,高价态的γ-NiOOH催化活性高于β-Ni(OH)2。之后考察了Ni/2-Hmim-4/1催化不同生物质糖转化制备乳酸甲酯的催化性能,结果表明对果糖的催化效果最好,乳酸甲酯的收率可以达到45.9%。最后优化了Ni/2-Hmim-4/1催化葡萄糖制备乳酸甲酯反应的工艺条件,葡萄糖转化为乳酸甲酯的收率最高可达40.0%,催化剂重复使用三次依然有很好的催化效果。最后,合成了几种不同的M-MOF-74催化剂,用于生物质糖催化转化制备乳酸甲酯,其中效果最好的为Mg-MOF-74,200℃反应3h,乳酸甲酯的收率可达27.5%。XRD、FT-IR结果表明合成的为结晶度较好的MOF-74结构,BET结果表明Mg-MOF-74比表面积最大。之后考察了Mg-MOF-74催化不同生物质糖制备乳酸甲酯的催化性能,结果表明对蔗糖的催化效果最好,乳酸甲酯的收率可以达到47.4%。优化了Mg-MOF-74催化葡萄糖制备乳酸甲酯反应的工艺条件,Mg-MOF-74催化葡萄糖转化为乳酸甲酯的收率最高可达345%,催化剂重复使用三次依然有很好的催化效果。