过渡金属离子催化生物质衍生纤维素制备乙酰丙酸的研究开题报告

1. 研究目的与意义

本课题研究的背景、目的及意义能源问题是人类对能源需求的增长和现有能源资源日趋减少的矛盾。

人类的生存与发展都和能源有密切关系，人类的一切经济活动和生存都依赖于能源的供给，而开采其他资源和利用其他资源也都要依赖能源。

能源的消耗量已成为衡量人民生活水平的标准，即能耗增加会促使国民生产总值的增长，个人收入的增加，而个人收入增加又使对商品和社会服务的需求增大而导致能源的更多消费。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容和预期目标研究内容技术要求：学会催化反应操作、过渡金属离子催化纤维素反应产物分析、降解路径阐述等。

设计条件：纤维素是世界上分布较多的一种可再生资源，利用纤维素代替不可再生的石化资源来生产能源及相关化学品目前已得到世界各国的高度重视。

纤维素催化降解可生成多种高附加值产物如乙酰丙酸等。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用的研究方法、步骤1. 实验材料 底物：微晶纤维素催化剂：fecl3、cucl2、crcl3反应溶剂：去离子水/蒸馏水2. 实验操作2.1 电子天平称量x g催化剂（质量根据催化剂浓度0.0625-0.5mol/l换算）电子天平分别称量x g纤维素 ( 根据底物浓度2％（w/w）换算)去离子水/蒸馏水与催化剂、纤维素配成溶液。

2.2 将溶液装入高压反应釜，充入氮气达到1.5mpa，使高压反应釜不存在氧气，防止氧气氧化催化剂。

2.3 连接搭载高压反应釜，调整好磁力搅拌器转速与温度控制器，在180-220℃、下反应30 min。

4. 参考文献

本课题主要参考文献[1] Yan, L., Laskar, D.D.,Lee, S.-J., Yang, B. 2013. Aqueous phasecatalytic conversionofagarose to 5-hydroxymethylfurfural by metalchlorides.RSC Advances, 3, 24090-24098.[2]王军，张春鹏，欧阳平凯,王. 2008. 5-羟甲基糠醛制备及应用的研究进展.化工进展,27, 702-707.[3]Asghari, F.S., Yoshida,H. 2006. Dehydration of fructose to5-hydroxymethylfurfural in sub-critical water over heterogeneous zirconiumphosphate catalysts.CarbohydrateResearch,341,2379-2387.[4]Wei, H., Donohoe,B.S.,Vinzant, T.B., Ciesielski, P.N., Wang, W., Gedvilas, L.M., Zeng,Y.,Johnson, D.K., Ding, S.Y., Himmel, M.E., Tucker, M.P.2011.Elucidating the role of ferrousion cocatalyst in enhancing dilute acidpretreatment of lignocellulosicbiomass.Biotechnology for biofuels, 4,48-63.[5]Peng, L., Lin,L.,Zhang, J., Zhuang, J., Zhang, B., Gong, Y. 2010. Catalytic conversion ofcellulose to levulinic acid by metal chlorides. Molecules, 15,5258-5272.[6]De, S., Dutta, S., Saha,B.2011.Microwaveassisted conversion of carbohydrates and biopolymersto5-hydroxymethylfurfural with aluminium chloride catalyst inwater.GreenChem., 2011, 13, 2859-2868.[7]Zhao, H., Holladay, J.E.,Brown, H., Zhang, Z.C.2007. Metal Chlorides in IonicLiquidSolvents Convert Sugars to5-Hydroxymethylfurfural.Science, 316, 1590-1600.[8]Liu, C., Wyman, C.E.2006. Theenhancement of xylose monomer and xylotriosedegradation by inorganicsalts in aqueous solutions at 180 degrees C.Carbohydrateresearch,341, 2550-2556.[9]潘梦丽，平清伟，张 健，李 娜.2017.紫外光谱法快速测定生物质乙醇/水水解液中糠醛和5-羟甲基糠醛含量.光谱学与光谱分析.37,146-149.[10]张 阳，陆 强，廖航涛，董长青，杨勇平 .2015.葡萄糖热解生成 5-羟甲基糠醛机理. 燃烧科学和技术.21, 89-95. irradiation.Tetrahedron Letter, 50, 5403-5405.

5. 计划与进度安排

本课题的具体进度安排（包括序号、起讫日期、工作内容）1、2022年12月23日-2022年3月1日 查阅文献，根据任务书书写开题报告，制定实验方案，翻译外文文献；2、2022年3月2日-2022年3月10日准备催化反应器及催化剂，熟悉反应操作；3、2022年3月11日-2022年4月22日催化反应、产物分析；4、2022年4月23日-2022年5月25日数据处理，通过数据分析找出最优催化剂反应条件5、2022年5月26日-2022年6月5日整理数据，分析数据，写论文，修改论文，答辩。