1. 研究目的与意义
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。
纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100%；一般木材中，纤维素占40～50%。食物中的纤维素（即膳食纤维）对人体的健康有重要的作用。纤维素也是重要的造纸原料。此外，以纤维素为原料的产品也广泛用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。
羟甲基糠醛、乳酸和乙酰丙酸便是来自纤维素的重要的衍生产品。乳酸是一种重要的多用途有机酸，目前已被广泛应用于食品、制药、饲料、医药、农药、日用化工、皮革和纺织等行业。乙酰丙酸又名4-氧化戊酸，活性很高，而且其不同官能团上的氢原子具有不同的活性，因此具有良好的反应活性，既可作为羧酸又可作为酮参与反应。hfm是一种重要的呋喃基化合物，由于其分子中含有活泼基团醛基和羟甲基，性质比较活泼，可作为许多化学品的反应中间体。但是，目前这些产品的制备主要是利用离子液体进行或矿物酸来进行，成本高且效率偏低。本研究利用金属离子氯化物rucl3在水相/水-有机相双相体系中转化纤维素制备羟甲基糠醛及有机酸，获得纤维素转化羟甲基糠醛及有机酸的最优反应条件。
2. 研究内容和预期目标
研究内容
技术要求：学会金属氯化物rucl3催化纤维素反应操作、产物分析、反应体系动力学分析等
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。羟甲基糠醛、乳酸和乙酰丙酸便是来自纤维素的重要的衍生产品。但是，目前这些产品的制备主要是利用离子液体进行或矿物酸来进行，成本高且效率偏低。本研究利用金属离子氯化物rucl3在水相/水-有机相双相体系中转化纤维素制备羟甲基糠醛及有机酸，获得纤维素转化羟甲基糠醛及有机酸的最优反应条件
3. 研究的方法与步骤
1.1 实验材料
底物：微晶纤维素
催化剂：Rucl3
反应器：30mL高压反应釜
溶剂：去离子水
1.2 实验操作
电子天平称量X g催化剂（质量根据下表中摩尔浓度换算）
电子天平分别称量xg纤维素 ( 根据下表中换算)
去离子水/蒸馏水与催化剂、纤维素配成溶液 （注：最好用去离子水没有的话用蒸馏水）
纤维素为底物
| 实验序号 | 催化剂类型 | 去离子水 | 底物浓度 | 催化剂浓度 | 反应温度 | 反应时间 |
| 1 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25 mol/L | 240 | 30 min |
| 2 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25 mol/L | 220 | 30 min |
| 3 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25 mol/L | 200 | 30 min |
| 4 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25 mol/L | 180 | 30 min |
| 5 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125 mol/L | 240 | 30 min |
| 6 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125 mol/L | 220 | 30 min |
| 7 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125 mol/L | 200 | 30 min |
| 8 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125 mol/L | 180 | 30 min |
| 9 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 240 | 20min |
| 10 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 220 | 20min |
| 11 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 200 | 20min |
| 12 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 180 | 20min |
| 13 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 240 | 20min |
| 14 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol.L | 220 | 20,min |
| 15 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 200 | 20 min |
| 16 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 180 | 20 min |
| 17 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 240 | 10 min |
| 18 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 220 | 10min |
| 19 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 200 | 10,min |
| 20 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.25mol/L | 180 | 10 min |
| 21 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 240 | 10 min |
| 22 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 220 | 10min |
| 23 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 200 | 10min |
| 24 | Rucl3 | 30 mL | 4% (w/w) | 0.125mol/L | 180 | 10 min |
1.3 产物分析
（1）有机酸分析：
色谱柱：有机酸色谱柱，Alltech Chrom H 8u (300 ×7.8 mm)
检测器：高效液相色谱仪
流动相：PH=1的稀硫酸和乙腈
（2）HFM分析：
色谱柱：有Zorbax SB-C18 （4,6 ×250 mm）
检测器：高效液相色谱仪
流动相：PH=2的纯净水和无水甲醇
1.4结果讨论
通过高压反应釜考察过渡金属氯化物Rucl3水相催化纤维素在不同的浓度在不同温度，时间下
1.乳酸的生成情况及机理
2.乙酰丙酸的生成情况及机理
3.HFM的生成情况及机理
4. 参考文献
1. roman-leshkov, y., barrett, c.j., liu, z.y., dumesic, j.a. 2007. production of dimethylfuran for liquid fuels from biomass-derived carbohydrates.nature, 447, 982-985.
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.su,y., brown, h.m., huang, x., zhou,x., amonette, j.e., zhang, z.c.single-step conversion of cellulose to 5-hydroxymethylfurfural (hmf), a versatileplatform chemical.applied catalysis a: general 361 (2009) 117–122.
5. 计划与进度安排
1、2022年12月25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、产物及动力学分析；
