本書依據(jù)作者的研究成果及國內(nèi)外木質(zhì)纖維素的研究進展,詳細介紹了木質(zhì)纖維素水熱煉制原理與技術(shù)。具體包括木質(zhì)纖維素的基本概念、纖維素水熱催化轉(zhuǎn)化制備平臺化學(xué)品的基本原理、兩相體系中纖維素轉(zhuǎn)化制備5-羥甲基糠醛、含氧化合物水熱降解生產(chǎn)焦炭的機理,以及葡萄糖和呋喃類物質(zhì)水熱轉(zhuǎn)化生成的可溶性副產(chǎn)物的鑒定。
本書可供從事新能源、化工、生物工程、材料及相關(guān)學(xué)科的研究人員和技術(shù)人員閱讀,尤其適用于木質(zhì)纖維素資源高值化利用領(lǐng)域的科研工作者參考使用。
第一章概述001
1.1 生物質(zhì)和木質(zhì)纖維素的定義 002
1.2 木質(zhì)纖維素的種類及其化學(xué)結(jié)構(gòu) 002
1.2.1 木質(zhì)纖維素類的種類 002
1.2.2 木質(zhì)纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 003
1.3 木質(zhì)纖維素的利用 012
參考文獻 014
第二章纖維素水熱催化轉(zhuǎn)化制備平臺化學(xué)品的基本原理017
2.1 引言 018
2.2 纖維素的催化水解反應(yīng) 019
2.2.1 纖維素催化水解的反應(yīng)介質(zhì) 019
2.2.2 纖維素催化水解的催化劑 019
2.3 催化碳水化合物轉(zhuǎn)化制備5-羥甲基糠醛的原理 024
2.3.1 5-羥甲基糠醛簡介 024
2.3.2 己糖制備5-羥甲基糠醛的反應(yīng)機理 025
2.3.3 反應(yīng)介質(zhì)、催化劑及反應(yīng)原料 026
2.4 木質(zhì)纖維素制備乙酰丙酸及其衍生酯類的原理 032
2.4.1 乙酰丙酸簡介 032
2.4.2 己糖生成乙酰丙酸的原理 033
2.4.3 木質(zhì)纖維素及其衍生碳水化合物生成乙酰丙酸的催化劑及生產(chǎn)工藝 034
2.4.4 利用木質(zhì)纖維素制備乙酰丙酸酯 036
2.5 催化木質(zhì)纖維素及其衍生碳水化合物轉(zhuǎn)化制備乳酸（酯）的原理 038
2.5.1 乳酸簡介 038
2.5.2 碳水化合物制備乳酸（酯）的反應(yīng)路徑 039
2.5.3 反應(yīng)原料及反應(yīng)體系 040
2.5.4 碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸（酯）的催化劑 040
2.5.5 碳水化合物水熱轉(zhuǎn)化生成其他α-羥基酸 046
2.6 纖維素制備己糖醇（山梨醇和甘露醇） 048
2.7 纖維素制備乙二醇和1，2-丙二醇 050
2.7.1 纖維素制備乙二醇和1，2-丙二醇的路徑 051
2.7.2 纖維素制備乙二醇和1，2-丙二醇的催化體系 052
2.8 碳水化合物在水熱轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生的基本反應(yīng) 054
2.9 葡萄糖異構(gòu)化機理 056
2.9.1 堿催化葡萄糖異構(gòu)化為果糖 056
2.9.2 均相路易斯酸催化葡萄糖異構(gòu)化的機理 057
2.9.3 非均相路易斯酸Sn-β 催化葡萄糖異構(gòu)化的機理 060
參考文獻 062
第三章兩相體系中轉(zhuǎn)化纖維素制備5-羥甲基糠醛085
3.1 引言 086
3.2 轉(zhuǎn)化纖維素制備5-羥甲基糠醛的過程及產(chǎn)物的分析表征 087
3.3 在兩相體系中金屬鹽催化劑的篩選 088
3.4 NaHSO4-ZnSO4 協(xié)同催化纖維素降解制備5-羥甲基糠醛 090
3.4.1 反應(yīng)時間的影響 091
3.4.2 反應(yīng)溫度對纖維素轉(zhuǎn)化的影響 094
3.4.3 水/有機相的體積比對反應(yīng)的影響 094
3.4.4 反應(yīng)體系對其他可溶性糖的轉(zhuǎn)化 095
3.4.5 原料用量對5-羥甲基糠醛收率的影響 097
3.5 反應(yīng)體系分析及液膜催化概念的提出 097
3.6 結(jié)論 099
參考文獻 099
第四章含氧化合物水熱降解生成焦炭的機理102
4.1 引言 103
4.2 模型化合物的水熱轉(zhuǎn)化過程及產(chǎn)物的分析表征 106
4.2.1 模型化合物的水熱轉(zhuǎn)化過程 106
4.2.2 原料的定量分析方法 106
4.2.3 焦炭的結(jié)構(gòu)表征方法 107
4.3 呋喃衍生物的水熱降解行為及降解途徑 107
4.4 碳水化合物的水熱降解行為研究及其轉(zhuǎn)化路徑分析 113
4.5 碳水化合物的其他衍生物的水熱降解行為 116
4.6 C2～C4短鏈含氧有機物的水熱降解行為 119
4.7 乙二醛和丙酮醛的水熱降解路徑分析 121
4.8 水熱焦炭的結(jié)構(gòu)分析 123
4.8.1 水熱焦炭的元素分析 123
4.8.2 水熱焦炭的FT-IR分析 125
4.8.3 水熱焦炭的固態(tài)13 C NMR分析 126
4.9 水熱焦炭的形成機理 128
4.10 水熱焦炭的分子結(jié)構(gòu) 132
4.11 抑制碳水化合物水熱降解過程中水熱焦炭的形成 133
4.12 結(jié)論 133
參考文獻 134
第五章葡萄糖及生物質(zhì)衍生呋喃類物質(zhì)水熱轉(zhuǎn)化生成的可溶性副產(chǎn)物鑒定140
5.1 引言 141
5.2 LC-MSn對可溶性葡萄糖水熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的分析條件 143
5.3 LC/MS和LC/MS2譜圖的分析過程 143
5.4 葡萄糖水熱轉(zhuǎn)化生成的水溶性物質(zhì)鑒定 147
5.4.1 LC-MS確定葡萄糖降解生成的水溶性化合物的化學(xué)式 147
5.4.2 根據(jù)MS2質(zhì)譜圖確定化合物的分子結(jié)構(gòu) 150
5.4.3 葡萄糖水熱轉(zhuǎn)化過程中可溶性碳環(huán)類物質(zhì)的形成機理 155
5.5 呋喃類化合物水熱轉(zhuǎn)化過程中可溶性副產(chǎn)物的鑒定 157
5.5.1 HMF 水熱轉(zhuǎn)化生成的可溶性副產(chǎn)物鑒定 157
5.5.2 糠醛水熱轉(zhuǎn)化生成的可溶性物質(zhì)鑒定 160
5.5.3 糠醇水熱轉(zhuǎn)化生成的可溶性物質(zhì)鑒定 162
5.5.4 呋喃類物質(zhì)的水熱轉(zhuǎn)化路徑 166
5.6 C—C鍵水解斷裂反應(yīng) 169
5.7 α-羰基醛的生成與轉(zhuǎn)化路徑 170
5.8 碳水化合物的降解路徑 171
5.9 結(jié)論 174
參考文獻 175
附錄 葡萄糖及生物質(zhì)衍生呋喃類物質(zhì)水熱轉(zhuǎn)化生成的可溶性物質(zhì)的MS和MS2數(shù)據(jù)及譜圖180
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