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近年来,由于工业的快速发展和人口的不断增长,导致化石燃料逐步走向枯竭,能源危机逐渐逼近,因此,寻找合适的可再生资源代替化石资源迫在眉睫。生物质是一种丰富的可再生资源,在有效的催化体系下,生物质可以转化成多种平台化合物。其中,5-羟甲基糠醛(HMF)和糠醛两种呋喃基平台化合物以其在生产化学品和燃料方面的巨大发展潜力而引起了国内外研究者们的广泛关注。因此,开发新型绿色的催化体系高效催化生物质转化成平台化合物具有重要的发展意义。本课题主要针对催化剂的制备及催化糖类的转化进行了研究,具体内容包括以下三个方面:(1)采用沉淀法和溶胶-凝胶法两种不同的方法制备γ-Al2O3纳米材料,对其进行BET表征,选取性能更优的溶胶-凝胶法制备的γ-Al2O3纳米材料作为载体。对其进行不同浓度的(NH4)2SO4浸渍,得到一系列的SO42-/γ-Al2O3催化剂,将它们分别用于催化半乳糖转化生成HMF的反应,筛选出具有最佳催化活性的SO42-/γ-Al2O3。在最佳的SO42-/γ-Al2O3催化剂的作用下,以DMSO为溶剂,140 ℃反应5 h,得到的半乳糖转化率和HMF产率分别为88.6%和38.6%。运用FT-IR、XRD和TGA等表征方法对催化剂的组成和热稳定性能进行分析。采用上述的催化体系催化转化其他反应底物,其中对果糖和菊粉具有最佳的催化效果。同时,此催化体系在木糖制备糠醛的反应中也具有良好的催化性能,以SO42-/γ-Al2O3作催化剂,DMSO作溶剂,在140 ℃下反应3 h,木糖的转化率和糠醛的产率分别能够达到97.1%和62.1%。(2)合成一系列不同金属取代的双功能酸性离子液体,将其用于催化木糖制备糠醛的反应,筛选出具有最佳催化活性的双功能酸性离子液体(BAIL-Al)。通过将其固载在磁性γ-Al2O3表面制得新型的非均相催化剂Fe3O4@Al2O3-(BAIL-Al)。运用FT-IR、XRD、BET、SEM、TEM、XPS、TGA和VSM等表征方法对催化剂的形貌、组成、热稳定性和磁性能等方面进行分析。以Fe3O4@Al2O3-(BAIL-Al)作催化剂,DMSO作溶剂,在140℃下反应3 h,得到木糖的转化率和糠醛的产率分别为97.3%和67.5%。该催化剂易分离回收,回收过程几乎没有损失,且具有良好的循环利用性,循环使用5次后,糠醛的产率仍能达到58.7%。此外,提出了利用催化剂Fe3O4@Al2O3-(BAIL-Al)催化木糖制备糠醛可能的反应机理,此过程主要是通过1,2-氢转移使木糖发生异构化,即先利用催化剂中的Lewis酸位将木糖异构化成木酮糖,再利用催化剂中的Br?nsted酸位使木酮糖脱水生成糠醛。(3)制备出一种新型的磁性γ-Al2O3固载交联酸性聚合离子液体催化剂(Fe3O4@Al2O3-SH-IM-HSO4),运用FT-IR、XRD、BET、SEM、TEM、XPS、TGA和VSM等表征方法对催化剂的形貌、组成、热稳定性和磁性能等方面进行分析。以Fe3O4@Al2O3-SH-IM-HSO4作催化剂,以DMSO作溶剂,在140 ℃下反应2 h,得到木糖的转化率和糠醛的产率分别为97.2%和70.2%。该催化剂具有良好的循环利用性,循环使用4次后,糠醛的产率仍能达到62.1%。利用该催化体系催化转化其他反应底物,其中对果糖的催化效果最好,在120 ℃下反应1 h,果糖的转化率为98.7%,HMF的产率高达92.5%。