木质纤维素水热炼制原理与技术

本书依据作者的研究成果及国内外木质纤维素的研究进展，详细介绍了木质纤维素水热炼制原理与技术。具体包括木质纤维素的基本概念、纤维素水热催化转化制备平台化学品的基本原理、两相体系中纤维素制备5-羟甲基糠醛、含氧化合物水热降解生产焦炭的机理，以及葡萄糖生物质衍生呋喃类物质水热转化生成的可溶性副产物的鉴定。 本书可供从事新能源、化工、生物工程、材料及相关学科的研究人员和技术人员阅读，尤其适用于木质纤维素资源高值化利用领域的科研工作者参考使用。

本书依据作者的研究成果及国内外木质纤维素的研究进展，详细介绍了木质纤维素水热炼制原理与技术。具体包括木质纤维素的基本概念、纤维素水热催化转化制备平台化学品的基本原理、两相体系中纤维素转化制备5-羟甲基糠醛、含氧化合物水热降解生产焦炭的机理，以及葡萄糖和呋喃类物质水热转化生成的可溶性副产物的鉴定。本书可供从事新能源、化工、生物工程、材料及相关学科的研究人员和技术人员阅读，尤其适用于木质纤维素资源高值化利用领域的科研工作者参考使用。

 

第一章概述001
1.1生物质和木质纤维素的定义002
1.2木质纤维素的种类及其化学结构002
1.2.1木质纤维素类的种类002
1.2.2木质纤维素的化学结构003
1.3木质纤维素的利用012
参考文献014

第二章纤维素水热催化转化制备平台化学品的基本原理017
2.1引言018
2.2纤维素的催化水解反应019
2.2.1纤维素催化水解的反应介质019
2.2.2纤维素催化水解的催化剂019
2.3催化碳水化合物转化制备5-羟甲基糠醛的原理024
2.3.15-羟甲基糠醛简介024
2.3.2己糖制备5-羟甲基糠醛的反应机理025
2.3.3反应介质、催化剂及反应原料026
2.4木质纤维素制备乙酰丙酸及其衍生酯类的原理032
2.4.1乙酰丙酸简介032
2.4.2己糖生成乙酰丙酸的原理033
2.4.3木质纤维素及其衍生碳水化合物生成乙酰丙酸的催化剂及生产工艺034
2.4.4利用木质纤维素制备乙酰丙酸酯036
2.5催化木质纤维素及其衍生碳水化合物转化制备乳酸（酯）的原理038
2.5.1乳酸简介038
2.5.2碳水化合物制备乳酸（酯）的反应路径039
2.5.3反应原料及反应体系040
2.5.4碳水化合物转化为乳酸（酯）的催化剂040
2.5.5碳水化合物水热转化生成其他α-羟基酸046
2.6纤维素制备己糖醇（山梨醇和甘露醇）048
2.7纤维素制备乙二醇和1，2-丙二醇050
2.7.1纤维素制备乙二醇和1，2-丙二醇的路径051
2.7.2纤维素制备乙二醇和1，2-丙二醇的催化体系052
2.8碳水化合物在水热转化过程中发生的基本反应054
2.9葡萄糖异构化机理056
2.9.1碱催化葡萄糖异构化为果糖056
2.9.2均相路易斯酸催化葡萄糖异构化的机理057
2.9.3非均相路易斯酸Sn-β催化葡萄糖异构化的机理060
参考文献062

第三章两相体系中转化纤维素制备5-羟甲基糠醛085
3.1引言086
3.2转化纤维素制备5-羟甲基糠醛的过程及产物的分析表征087
3.3在两相体系中金属盐催化剂的筛选088
3.4NaHSO4-ZnSO4协同催化纤维素降解制备5-羟甲基糠醛090
3.4.1反应时间的影响091
3.4.2反应温度对纤维素转化的影响094
3.4.3水/有机相的体积比对反应的影响094
3.4.4反应体系对其他可溶性糖的转化095
3.4.5原料用量对5-羟甲基糠醛收率的影响097
3.5反应体系分析及液膜催化概念的提出097
3.6结论099
参考文献099

第四章含氧化合物水热降解生成焦炭的机理102
4.1引言103
4.2模型化合物的水热转化过程及产物的分析表征106
4.2.1模型化合物的水热转化过程106
4.2.2原料的定量分析方法106
4.2.3焦炭的结构表征方法107
4.3呋喃衍生物的水热降解行为及降解途径107
4.4碳水化合物的水热降解行为研究及其转化路径分析113
4.5碳水化合物的其他衍生物的水热降解行为116
4.6C2～C4短链含氧有机物的水热降解行为119
4.7乙二醛和丙酮醛的水热降解路径分析121
4.8水热焦炭的结构分析123
4.8.1水热焦炭的元素分析123
4.8.2水热焦炭的FT-IR分析125
4.8.3水热焦炭的固态13CNMR分析126
4.9水热焦炭的形成机理128
4.10水热焦炭的分子结构132
4.11抑制碳水化合物水热降解过程中水热焦炭的形成133
4.12结论133
参考文献134

第五章葡萄糖及生物质衍生呋喃类物质水热转化生成的可溶性副产物鉴定140
5.1引言141
5.2LC-MSn对可溶性葡萄糖水热转化产物的分析条件143
5.3LC/MS和LC/MS2谱图的分析过程143
5.4葡萄糖水热转化生成的水溶性物质鉴定147
5.4.1LC-MS确定葡萄糖降解生成的水溶性化合物的化学式147
5.4.2根据MS2质谱图确定化合物的分子结构150
5.4.3葡萄糖水热转化过程中可溶性碳环类物质的形成机理155
5.5呋喃类化合物水热转化过程中可溶性副产物的鉴定157
5.5.1HMF水热转化生成的可溶性副产物鉴定157
5.5.2糠醛水热转化生成的可溶性物质鉴定160
5.5.3糠醇水热转化生成的可溶性物质鉴定162
5.5.4呋喃类物质的水热转化路径166
5.6C-C键水解断裂反应169
5.7α-羰基醛的生成与转化路径170
5.8碳水化合物的降解路径171
5.9结论174
参考文献175

附录葡萄糖及生物质衍生呋喃类物质水热转化生成的可溶性物质的MS和MS2数据及谱图180