摘 要：纤维素是生物质中含量最丰富的组分，将其水解为可溶性的还原糖是利用纤维素制备生物基燃料和化学品的前提和基础。针对目前纤维素水解过程中存在的污染大、时间长和效率低等不足，本文以纤维素自身为原料，经过碳化和磺化过程制备得到了具有不腐蚀设备、对环境友好、稳定性好和活性高等优点的碳基固体酸（CCC-SO3H），继而在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）中进行了对纤维素水解的催化效果的研究并考察了不同水解条件对总还原糖得率的影响。研究结果表明：与传统的固体酸相比，制备得到的CCC-SO3H除了具有SO3H基团以外，还具有COOH和Ph-OH基团。另外，在[BMIM]Cl 用量为1 g，水的用量为10 µL，纤维素用量为50 mg，CCC-SO3H用量为20 mg，反应温度为140 °C，反应时间为150 min，还原糖的最大产率可以达到36.7%。67111

毕业论文关键字：纤维素，水解，碳基固体酸，离子液体，还原糖

Abstract: The hydrolysis of cellulose, which is the the most abundant component of lignocellulosic biomass, into the soluble reducing sugars is the primary and essential step for the conversion of cellulose into biofuels and biochemicals. According to the current research situations and existing problems such as severe pollution, long reaction time and high activity, a carbon-based solid acid (CCC-SO3H) with various excellent properties was prepared by the sulfonation of incompletely carbonized cellulose and used for the hydrolysis of cellulose into reducing sugars. The results indicated that in addition to SO3H groups, the prepared CCC-SO3H also possessed COOH and Ph-OH groups. Moreover, the highest yield of total reducing sugars with 36.7% was achieved under the following reaction conditions: 1 g [BMIM]Cl, 10 µL H2O, 50 mg cellulose, 20 mg CCC-SO3H, 140 °C, 150 min.

Keyword: Cellulose, hydrolysis, carbon-based solid acid, ionic liquid, reducing sugar

目 录

1 前言 4

1.1 纤维素 4

1.2 纤维素水解的研究进展 4

1.2.1 传统酸水解 4

1.2.2 酶水解 5

1.2.3 固体酸水解 5

1.3 选题背景及意义 5

2 材料与方法 6

2.1 实验试剂及仪器 6

2.2 碳基固体酸催化剂的制备 6

2.3 碳基固体酸催化剂的表征 6

2.4 纤维素的水解反应 6

2.5 还原糖的测定 8

2.5.1 DNS溶液的配制 8

2.5.2 葡萄糖标准曲线的绘制 8

2.5.3 TRS测定 9

3 结果与讨论 9

3.1 碳基固体酸的表征结果 9

3.2 不同催化剂催化活性的比较 10

3.3 不同反应温度对TRS产率的影响 10

3.4 不同反应时间对TRS产率的影响 11

3.5 不同催化剂用量对TRS产率的影响 12

3.6 不同水分含量对TRS产率的影响 12

结论 14

参考文献