生物质催化液化是在溶剂和催化剂作用下,通过热解将生物质转化为液体产品的过程,是生物质资源高效利用主要方式。生物质资源的合理利用不仅能调整能源结构,还能缓解能源危机和环境污染问题,同时对于保障我国能源、资源及社会安全,对节能减排和可持续发展具有重要意义。本文研究了生物质在不同催化体系中催化液化为生物油和有机小分子化学品的性能及产物分布规律,并根据产物分布情况对反应过程工艺和相关液化机理进行相应的探讨。具体研究内容如下:(1)研究了Na2CO3作为催化剂在水溶剂中催化纤维素液化的工艺和液化产物的分布规律。在该反应体系中,纤维素液化率可达到90%以上,同时对反应体系中的过程影响因素进行了考察,并用正交试验对纤维素催化液化工艺进行了优化,结果表明,纤维素催化液化的最佳工艺条件为:纤维素5 g、反应温度300 oC、反应时间30min、催化剂碳酸钠用量0.15 g、液质比为10:1。液化产物主要由糠醛、羟基丙酸、环戊烯酮及其衍生物、酚类及少量酸、醇、醚等小分子化学品组成;(2)研究了钙钛矿LaNiO3作为催化剂催化蔗渣液化的性能和相关工艺参数。系统考察了反应温度,反应时间对蔗渣液化率和产物分布规律的影响。结果表明,较高反应温度和较长的反应时间均有利小分子化学品的生成。同时通过正交试验对工艺条件进行了优化,最佳的液化工艺参数为液质比为15:1、反应温度为350 oC、催化剂用量为1.0 g、反应时间为30 min;(3)系统研究了含卤试剂对果糖脱水制备5-羟甲基糠醛促进作用及相关机理。结果发现,氯代烷烃可以有效促进果糖脱水转化。氯官能团(-Cl)的存在可以降低果糖脱水转化的活化能,促进果糖在较低温度下脱水转化形成5-羟甲基糠醛。含氯促进剂的开发丰富了果糖基碳水化合物的利用途径;(4)探索了以磷酸二氢盐为催化剂的条件下双相体系中催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛。系统考察了过程参数(催化剂用量、反应温度、反应时间和底物浓度)对葡萄糖脱水转化性能的影响。结果表明,最合适的催化剂用量为40%,最佳的底物用量为45%,最优的反应温度和时间分别为160 oC和2 h,在优化的反应条件下,5-羟甲基糠醛的收率可以达到52.3%。该催化体系同样可以催化蔗糖,麦芽糖高效转化为5-羟甲基糠醛(收率大于40%)。该催化体系重复使用9次后,催化活性未明显下降。同时研究表明,磷酸二氢盐的催化机理:(I)异构化葡萄糖成果糖;(II)脱水转化果糖为5-羟甲基糠醛;(III)作为添加物来提高萃取剂对5-羟甲基糠醛的萃取率(盐析作用)。因此,磷酸二氢盐催化体系的应用,为催化葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛提供了一种重要方法,为生物质资源的利用提供了参考依据。论文所构建的生物质催化液化为生物油和小分子平台化学品的催化体系在生物质资源化利用方面具有重要的指导意义,为生物质资源的高效利用提供了良好的思路和借鉴意义。