在煤炭、石油、天然气等化石资源日趋枯竭的今天,纤维素作为一种主要的生物质资源,越来越受到人们的重视。乙酰丙酸用途广泛,被誉为“绿色平台化合物”。本课题以亚临界H₂O-CO₂体系为反应介质,考察了纤维素降解制备乙酰丙酸的工艺条件,建立了乙酰丙酸的高效液相色谱（HPLC）定量分析方法,研究了反应速率与产物收率的关系,并结合纤维素热裂解反应,探讨了亚临界H₂O-CO₂体系中纤维素制备乙酰丙酸的反应机理。本研究以纤维素降解制备乙酰丙酸的质量收率为目标,确定了亚临界H₂O-CO₂体系中纤维素降解制备乙酰丙酸的适宜工艺条件:纤维素与水投料的质量比为1:0.0135,反应温度为290℃,CO₂加入量为7.5%,反应压力17.2MPa,反应时间为15min,乙酰丙酸的质量收率为34.99%,达到理论质量收率的49%。研究中用N₂代替CO₂考察了反应压力对实验的影响。实验结果表明:增大反应压力有助于乙酰丙酸收率的提高;亚临界水中加入CO₂一方面增大了反应压力,另一方面也提高了体系的酸性,从而促进了纤维素的降解,提高了乙酰丙酸的收率。通过对纤维素热裂解产物与水热降解产物的GC-MS定性分析得出:纤维素的水热降解是一个包括水解、热裂解和脱水等多种反应的复杂过程。反应可以分为以下几个阶段:纤维素→1,6-脱水-β-D-吡喃葡萄糖→5-羟甲基糠醛→乙酰丙酸。对乙酰丙酸生成过程的反应机理进行分析后,得出了亚临界H₂O-CO₂体系中纤维素降解的反应网络图。反应速率的研究结果表明:在温度250℃～310℃、CO₂加入量7.5%、压力17.2MPa的实验条件下,反应可以认为是一级反应,表观活化能Ea为141.52kJ/mol,指前因子A为3.73×10¹¹min^-1,反应速率与产物收率关联式为: