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面对传统化石能源日渐消耗及其使用过程中所带来环境问题的双重压力,积极寻求一种绿色环保、可再生能源是未来能源发展的主要方向。生物质资源因其储量丰富、价廉易得及可再生性广泛受到各国研究者的关注。其中,以研究糖类生物质生成5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,HMF)较为广泛。HMF作为一种生物质基平台化合物,能够通过一系列化学反应衍生出众多化学品,被誉为最具研究价值的高附加值化学品之一。目前,化学催化法是催化转化生物质资源中使用较为广泛的方法。催化剂是影响HMF产率的主要因素,因此,提高催化剂的催化反应活性是构建高效催化反应体系的关键任务。同时,也是实现HMF高产率的关键。多孔固体催化剂因其比表面积大、低密度、对设备腐蚀小及易与产物分离等优点成为生物质资源转化中较为理想的催化剂。金属有机骨架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)作为多孔固体催化剂的一种,因具有结构可调和催化位点可设计等优点被广泛应用于催化、吸附等领域。然而,提高MOFs在催化反应中的稳定性及催化活性依然是催化领域的难点。因此,本论文围绕以天然埃洛石纳米管(Halloysite Nanotubes,HNTs)、氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)及易分离块状聚氨酯海绵(Polyurethane Foam,PU)为载体成功制备了一系列多孔固体催化剂。结合系统的表征手段对多孔固体催化剂形貌、结构及酸碱度等物理化学性质进行分析。通过催化转化果糖、葡萄糖详细探究了多孔固体催化剂的催化性能。详细研究内容总结如下:(1)HNTs负载UiO-66-SO3H多孔固体酸催化剂的制备及其催化转化果糖制备5-羟甲基糠醛研究首先,对HNTs改性接枝聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。随后,采用溶剂热法一步成功制备高催化活性的多孔固体酸催化剂PVP-HNTs@UiO-66-SO3H-X(X=0.5,1,2,3)。通过调节UiO-66-SO3H的负载量,实现对固体酸催化剂酸度的有效调节。该催化剂被应用于催化转化果糖制备HMF的研究,在最优条件下可得HMF产率为92.4%。同时,对催化剂的再生性能进行探讨。(2)GO负载UiO-66-SO3H-NH2酸碱双功能多孔固体催化剂的制备及其催化转化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛研究首先,通过Hummer法制备GO。随后,对GO改性接枝聚多巴胺,常压条件下,在绿色水溶剂体系中,通过水热法一步合成酸碱双功能多孔固体催化剂UiO-66-SO3H-NH2/PDA@PU。通过调节UiO-66-SO3H-NH2的负载量,制备一系列多孔催化剂。催化剂应用于催化转化葡萄糖制备HMF的研究,探讨催化剂的催化活性。在最佳催化转化葡萄糖反应条件下,测试计算可得HMF产率为85.3%。最后,由循环实验探讨了催化剂的再生性能。(3)PU负载UiO-66-SO3H-NH2酸碱双功能多孔固体催化剂的制备及其催化转化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛研究首先,对PU接枝聚多巴胺。随后,由水热法一步合成具有酸碱双功能多孔固体催化剂UiO-66-SO3H-NH2/PDA@PU。通过调节有机配体的比例,实现对催化剂酸碱度的调节。该催化剂被应用于催化转化葡萄糖制备HMF的研究,在最佳催化反应条件下,催化葡萄糖制备HMF产率为83.1%。最后,采用循环实验探讨了催化剂的再生性能。