离子液体在生物质转化中的应用与研究进展
发布时间：2021-08-28 21:13
综述了离子液体在纤维素及其衍生物、半纤维素及其衍生物和木质素及其模型化合物降解转化中的主要作用等方面的研究成果与最新进展.认为离子液体是生物质转化过程中常用的溶剂和催化剂.针对不同类型的生物质,离子液体/无机酸或离子液体/金属氯化物（Lewis酸）是目前研究生物质转化催化剂的主流体系.鉴于目前离子液体体系在生物质催化转化应用中存在成本较高、回收困难等问题,提出了未来的研究方向,主要包括:一是合成性能更好的新的离子液体来催化生物质转化;二是开发新的复合催化体系,有针对性地在离子液体中添加一种甚至多种有助生物质溶解或催化转化的添加剂或催化剂;三是开发成本低廉、性能优越、易于回收的离子液体催化体系.
【文章来源】：轻工学报. 2019,34(03)
【文章页数】：20 页
【部分图文】：
木质纤维素生物质3种主要
?量糖沂章室驳?．为了研究和提高离子液体水解转化纤维素的能力，科研人员采用“Lewis酸+离子液体”来催化纤维素水解．例如:Y．Su等［45］构建了“CuCl2+另一种氯化物+［Emim］Cl”双金属离子液体催化体系．在相同的反应条件下，其催化活性优于H2SO4，且单一金属的催化活性无法与双金属媲美．机理研究表明，双金属在催化纤维素水解的过程中具有协同作用．A．Kamimura等［46］构建了“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化体系(见图2)，其中，［TMPA］NTf2是一种疏水性离子液体，如不同时添加LiCl和HCl，或将LiCl换成其他氯化盐，纤维素则完全不水解．而在新型催化体系中，离子液体在其中的主要作图2疏水性离子液体“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化体系催化纤维素生成葡萄糖的反应过程［46］Fig．2Ｒeactionprocessofglucosefromcelluosebyhydrophobicionicliquidcatalyticsystem“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”［46］·4·
子液体中的溶解及干喷湿纺过程，探究了挤出速度、拉伸比、喷丝头长径比对纺丝的机械性能的影响，并得到最佳纺丝工艺参数:纤维素质量分数为13%，纺丝流量为0．02～0．04mL/min，拉伸比为7．5～12．5，在15℃下更有利于纺丝．2．3离子液体催化纤维素和葡萄糖转化为5－羟甲基糠醛5－羟甲基糠醛(5－HMF/HMF)是一种应用非常广泛的平台分子，由生物质及其衍生物水解制得．通过加氢、酯化、氧化脱氢等反应可以将其转化生成多种高附加值的化学品和燃料［64－67］(如图3所示)．因此利用离子液体催化纤维素和葡萄糖转化为5－HMF的过程受到业界广泛关注．葡萄糖生成HMF的关键是葡萄糖异构化为果糖［68－69］，用于催化生物质转化为HMF的酸多为Lewis酸，而Lewis酸对葡萄糖异构或中间体的形成具有重要作用，这步反应的主流催化体系为“Lewis酸+离子液体”．例如:H．Zhao等［68］用不同的“金属氯化物+离子液体”体系催化葡萄糖脱水生成HMF，由“CrCl2+［Emim］Cl”组成的体系催化活性最好．1HNMＲ分析显示，［Emim］Cl和CrCl2产生的CrCl3－与葡萄糖的羟基形成氢键导向了葡萄糖到果糖的异构，进而容易生成HMF，其反应机理和机制如图4所示．G．Yong等［69］以氮杂环卡宾NHC作为配体来修饰CrCl2或CrCl3在［Bmim］Cl中催化葡萄糖转化为HMF，由于配体NHC的保护作用，避免了Cr中心与［Bmim］Cl在空间上形成拥挤的金属中心;与H．Zhao等［68］研究结果不同的是，该体系中CrCl3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Which is the determinant for cellulose degradation in cooperative ionic liquid pairs: dissolution or catalysis?[J]. Jinxing Long,Yangyu Zhang,Lefu Wang,Xuehui Li. Science China（Chemistry）. 2016(05)
本文编号：3369257
【文章来源】：轻工学报. 2019,34(03)
【文章页数】：20 页
【部分图文】：
木质纤维素生物质3种主要
?量糖沂章室驳?．为了研究和提高离子液体水解转化纤维素的能力，科研人员采用“Lewis酸+离子液体”来催化纤维素水解．例如:Y．Su等［45］构建了“CuCl2+另一种氯化物+［Emim］Cl”双金属离子液体催化体系．在相同的反应条件下，其催化活性优于H2SO4，且单一金属的催化活性无法与双金属媲美．机理研究表明，双金属在催化纤维素水解的过程中具有协同作用．A．Kamimura等［46］构建了“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化体系(见图2)，其中，［TMPA］NTf2是一种疏水性离子液体，如不同时添加LiCl和HCl，或将LiCl换成其他氯化盐，纤维素则完全不水解．而在新型催化体系中，离子液体在其中的主要作图2疏水性离子液体“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化体系催化纤维素生成葡萄糖的反应过程［46］Fig．2Ｒeactionprocessofglucosefromcelluosebyhydrophobicionicliquidcatalyticsystem“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”［46］·4·
子液体中的溶解及干喷湿纺过程，探究了挤出速度、拉伸比、喷丝头长径比对纺丝的机械性能的影响，并得到最佳纺丝工艺参数:纤维素质量分数为13%，纺丝流量为0．02～0．04mL/min，拉伸比为7．5～12．5，在15℃下更有利于纺丝．2．3离子液体催化纤维素和葡萄糖转化为5－羟甲基糠醛5－羟甲基糠醛(5－HMF/HMF)是一种应用非常广泛的平台分子，由生物质及其衍生物水解制得．通过加氢、酯化、氧化脱氢等反应可以将其转化生成多种高附加值的化学品和燃料［64－67］(如图3所示)．因此利用离子液体催化纤维素和葡萄糖转化为5－HMF的过程受到业界广泛关注．葡萄糖生成HMF的关键是葡萄糖异构化为果糖［68－69］，用于催化生物质转化为HMF的酸多为Lewis酸，而Lewis酸对葡萄糖异构或中间体的形成具有重要作用，这步反应的主流催化体系为“Lewis酸+离子液体”．例如:H．Zhao等［68］用不同的“金属氯化物+离子液体”体系催化葡萄糖脱水生成HMF，由“CrCl2+［Emim］Cl”组成的体系催化活性最好．1HNMＲ分析显示，［Emim］Cl和CrCl2产生的CrCl3－与葡萄糖的羟基形成氢键导向了葡萄糖到果糖的异构，进而容易生成HMF，其反应机理和机制如图4所示．G．Yong等［69］以氮杂环卡宾NHC作为配体来修饰CrCl2或CrCl3在［Bmim］Cl中催化葡萄糖转化为HMF，由于配体NHC的保护作用，避免了Cr中心与［Bmim］Cl在空间上形成拥挤的金属中心;与H．Zhao等［68］研究结果不同的是，该体系中CrCl3
【参考文献】：
期刊论文
[1]Which is the determinant for cellulose degradation in cooperative ionic liquid pairs: dissolution or catalysis?[J]. Jinxing Long,Yangyu Zhang,Lefu Wang,Xuehui Li. Science China（Chemistry）. 2016(05)
本文编号：3369257
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3369257.html
