糠醛渣催化转化制备5-羟甲基糠醛的研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，随着石油等不可再生资源储备的逐渐减少和世界气候的逐年变化，开发一种产量丰富的可再生资源显得十分重要。生物质因具有上述特点而日益受到研究者的关注。在这方面，生物质已被定义为绿色的并且可用于生产液体燃料的可再生资源和化学物质，其可以提供解决方案来降低油耗和减少温室气体排放。

糠醛渣是生物质类物质如玉米芯，稻壳，棉籽壳及农副产品加工下角料中的聚戊糖成分水解生产糠醛产生的生物质类废弃物。糠醛，又称2-呋喃甲醛，与糖醛是同一物质。其学名为α-呋喃甲醛，是呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物。

hmf结构中因具有醛基和羟基，所以性质比较活泼，可作为许多高附加值塑料和生物燃料的原材料。例如，hmf 可以经过选择性氧化生成2,5-呋喃二甲酸（fdca），fdca 可以作为聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（pbt）等聚酯纤维的原材料。因此，hmf 作为一种平台化合物具有十分重要的研究价值和前景。

2. 国内外研究现状分析

羟甲基糠醛的生产方法根据反应溶剂系统的不同主要分为两种：一是单相法，在单纯水相或有机相中生成羟甲基糠醛；二是双相法，有机相和水相形成互不相溶的反应系统，在水相中形成羟甲基糠醛，同时反应过程中hmf不断地被萃取到有机相中。此外，还有采用超临界流体、亚临界水/二氧化碳和离子液体反应体系制备hmf.

双相法制备羟甲基糠醛：

在水溶液上方加入有机相正丁醇作为萃取剂。正丁醇在125 ℃以下不能与水互溶，在125 ℃以上可以与水互溶。反应时温度高于125 ℃时，正丁醇与水互溶，并不断萃取水相中形成的羟甲基糠醛，反应后冷却到125 ℃以下，正丁醇相与水相分层，羟甲基糠醛主要存在于正丁醇相中。利用水相-正丁醇相双相法，以果糖为底物，硫酸为催化剂，在170 ℃油浴中反应，产率可达到68%。分析hmf 的生成反应速率k1 和分解反应速率k2 后，指出随着温度的提高，k1 和k2 都增加，但k1 比k2增加得快，hmf 的产量提高，到达最高产量的时间也缩短。因此可以通过提高温度，减少反应时间，来提高hmf 的产率。

3. 研究的基本内容与计划

课题研究内容：（1）mo/beta分子筛催化剂的制备。

（2） mo/beta分子筛催化剂的表征。（比变面积，孔容，xrd,xps等）

（3）mo/beta分子筛催化性能研究（油茶壳水解残渣脱水制备5-羟甲基糠醛）

4. 研究创新点

这次的研究课题主要是以油茶壳为原料经过在加入酸催化剂反应在一定时间一定温度下高压反应釜中进行反应，得到了去除了油茶壳中半纤维素只含有木质素与纤维素的产物。

本课题所使用的分子筛为Mo-beta分子筛在利用所得原料与分子筛反应从而制备出5羟甲基糠醛。