功能化離子液體的酸度調(diào)控及生物質(zhì)資源的高值化利用.pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭以及環(huán)境問(wèn)題的愈加嚴(yán)重，松節(jié)油、纖維素和半纖維素等可再生生物質(zhì)資源的高值化利用近年來(lái)受到了研究者的廣泛關(guān)注。然而由于現(xiàn)有工藝技術(shù)大多采用傳統(tǒng)無(wú)機(jī)質(zhì)子酸催化劑，導(dǎo)致這類資源的深加工利用率較低，三廢矛盾較為突出，造成了極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，亟需開(kāi)發(fā)綠色高效的酸催化劑以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源的高值化利用。作為綠色化學(xué)最為典型的代表，離子液體因其具有許多獨(dú)特的物化性質(zhì)，為生物質(zhì)資源的高值化利用提供了新的發(fā)展契機(jī)。因此，本論

2、文通過(guò)調(diào)控離子液體的酸度，根據(jù)不同反應(yīng)類型“量身定制”出一系列高催化活性的酸功能化離子液體，替代傳統(tǒng)酸催化劑用于綠色合成萜烯酯與高效水解半纖維素，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源的高值化利用。
　　本論文的主要研究工作如下：
　　第一部分：設(shè)計(jì)合成了六種不同酸度的磺酸功能化離子液體，并用于催化萜烯醇與乙酸酐反應(yīng)合成萜烯酯香料，探究了離子液體的酸度與其催化活性之間的構(gòu)效關(guān)系。研究結(jié)果表明，離子液體的酸度可顯著影響目標(biāo)產(chǎn)物萜烯酯的產(chǎn)率，調(diào)節(jié)離

3、子液體催化劑的pH值在1~2范圍，萜烯醇轉(zhuǎn)化率和萜烯酯選擇性均可達(dá)到最優(yōu)。反應(yīng)完成后，離子液體催化劑[Ps2TMEDA][BF4]2可自動(dòng)沉淀析出，經(jīng)簡(jiǎn)單過(guò)濾即可實(shí)現(xiàn)催化劑的回收套用，且催化劑重復(fù)使用五次以上活性無(wú)明顯變化。此外，本論文還詳細(xì)考察了合成萜烯酯的酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并建立擬均相動(dòng)力學(xué)模型，回歸得到離子液體催化酯化體系的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)離子液體催化合成萜烯酯過(guò)程提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　第二部分：設(shè)計(jì)合成了三種

4、強(qiáng)酸性膽堿離子液體催化劑，并用于催化半纖維素高效水解制備糠醛。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，離子液體的催化活性與其酸強(qiáng)度密切相關(guān)，酸強(qiáng)度越大，其催化性能越好。離子液體[N111C2OSO3H][CF3SO3]催化半纖維素水解制備糠醛，在1,4-二氧六環(huán)為溶劑、催化劑用量0.1g、反應(yīng)溫度120°C、反應(yīng)時(shí)間6 h的優(yōu)化反應(yīng)條件下，糠醛產(chǎn)率高達(dá)82.0%，進(jìn)一步將該催化劑用于木糖脫水制備糠醛，木糖轉(zhuǎn)化率和糠醛產(chǎn)率均在95%以上，同樣表現(xiàn)出很好的催化性能，