離子液體在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用與研究進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2021-08-28 21:13
綜述了離子液體在纖維素及其衍生物、半纖維素及其衍生物和木質(zhì)素及其模型化合物降解轉(zhuǎn)化中的主要作用等方面的研究成果與最新進(jìn)展.認(rèn)為離子液體是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中常用的溶劑和催化劑.針對(duì)不同類型的生物質(zhì),離子液體/無機(jī)酸或離子液體/金屬氯化物（Lewis酸）是目前研究生物質(zhì)轉(zhuǎn)化催化劑的主流體系.鑒于目前離子液體體系在生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化應(yīng)用中存在成本較高、回收困難等問題,提出了未來的研究方向,主要包括:一是合成性能更好的新的離子液體來催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化;二是開發(fā)新的復(fù)合催化體系,有針對(duì)性地在離子液體中添加一種甚至多種有助生物質(zhì)溶解或催化轉(zhuǎn)化的添加劑或催化劑;三是開發(fā)成本低廉、性能優(yōu)越、易于回收的離子液體催化體系.
【文章來源】：輕工學(xué)報(bào). 2019,34(03)
【文章頁數(shù)】：20 頁
【部分圖文】：
木質(zhì)纖維素生物質(zhì)3種主要
?量糖沂章室駁?．為了研究和提高離子液體水解轉(zhuǎn)化纖維素的能力，科研人員采用“Lewis酸+離子液體”來催化纖維素水解．例如:Y．Su等［45］構(gòu)建了“CuCl2+另一種氯化物+［Emim］Cl”雙金屬離子液體催化體系．在相同的反應(yīng)條件下，其催化活性優(yōu)于H2SO4，且單一金屬的催化活性無法與雙金屬媲美．機(jī)理研究表明，雙金屬在催化纖維素水解的過程中具有協(xié)同作用．A．Kamimura等［46］構(gòu)建了“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化體系(見圖2)，其中，［TMPA］NTf2是一種疏水性離子液體，如不同時(shí)添加LiCl和HCl，或?qū)iCl換成其他氯化鹽，纖維素則完全不水解．而在新型催化體系中，離子液體在其中的主要作圖2疏水性離子液體“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化體系催化纖維素生成葡萄糖的反應(yīng)過程［46］Fig．2Ｒeactionprocessofglucosefromcelluosebyhydrophobicionicliquidcatalyticsystem“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”［46］·4·
子液體中的溶解及干噴濕紡過程，探究了擠出速度、拉伸比、噴絲頭長徑比對(duì)紡絲的機(jī)械性能的影響，并得到最佳紡絲工藝參數(shù):纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，紡絲流量為0．02～0．04mL/min，拉伸比為7．5～12．5，在15℃下更有利于紡絲．2．3離子液體催化纖維素和葡萄糖轉(zhuǎn)化為5－羥甲基糠醛5－羥甲基糠醛(5－HMF/HMF)是一種應(yīng)用非常廣泛的平臺(tái)分子，由生物質(zhì)及其衍生物水解制得．通過加氫、酯化、氧化脫氫等反應(yīng)可以將其轉(zhuǎn)化生成多種高附加值的化學(xué)品和燃料［64－67］(如圖3所示)．因此利用離子液體催化纖維素和葡萄糖轉(zhuǎn)化為5－HMF的過程受到業(yè)界廣泛關(guān)注．葡萄糖生成HMF的關(guān)鍵是葡萄糖異構(gòu)化為果糖［68－69］，用于催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為HMF的酸多為Lewis酸，而Lewis酸對(duì)葡萄糖異構(gòu)或中間體的形成具有重要作用，這步反應(yīng)的主流催化體系為“Lewis酸+離子液體”．例如:H．Zhao等［68］用不同的“金屬氯化物+離子液體”體系催化葡萄糖脫水生成HMF，由“CrCl2+［Emim］Cl”組成的體系催化活性最好．1HNMＲ分析顯示，［Emim］Cl和CrCl2產(chǎn)生的CrCl3－與葡萄糖的羥基形成氫鍵導(dǎo)向了葡萄糖到果糖的異構(gòu)，進(jìn)而容易生成HMF，其反應(yīng)機(jī)理和機(jī)制如圖4所示．G．Yong等［69］以氮雜環(huán)卡賓NHC作為配體來修飾CrCl2或CrCl3在［Bmim］Cl中催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為HMF，由于配體NHC的保護(hù)作用，避免了Cr中心與［Bmim］Cl在空間上形成擁擠的金屬中心;與H．Zhao等［68］研究結(jié)果不同的是，該體系中CrCl3
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[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)
本文編號(hào)：3369257
【文章來源】：輕工學(xué)報(bào). 2019,34(03)
【文章頁數(shù)】：20 頁
【部分圖文】：
木質(zhì)纖維素生物質(zhì)3種主要
?量糖沂章室駁?．為了研究和提高離子液體水解轉(zhuǎn)化纖維素的能力，科研人員采用“Lewis酸+離子液體”來催化纖維素水解．例如:Y．Su等［45］構(gòu)建了“CuCl2+另一種氯化物+［Emim］Cl”雙金屬離子液體催化體系．在相同的反應(yīng)條件下，其催化活性優(yōu)于H2SO4，且單一金屬的催化活性無法與雙金屬媲美．機(jī)理研究表明，雙金屬在催化纖維素水解的過程中具有協(xié)同作用．A．Kamimura等［46］構(gòu)建了“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化體系(見圖2)，其中，［TMPA］NTf2是一種疏水性離子液體，如不同時(shí)添加LiCl和HCl，或?qū)iCl換成其他氯化鹽，纖維素則完全不水解．而在新型催化體系中，離子液體在其中的主要作圖2疏水性離子液體“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”催化體系催化纖維素生成葡萄糖的反應(yīng)過程［46］Fig．2Ｒeactionprocessofglucosefromcelluosebyhydrophobicionicliquidcatalyticsystem“LiCl+HCl+［TMPA］NTf2”［46］·4·
子液體中的溶解及干噴濕紡過程，探究了擠出速度、拉伸比、噴絲頭長徑比對(duì)紡絲的機(jī)械性能的影響，并得到最佳紡絲工藝參數(shù):纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，紡絲流量為0．02～0．04mL/min，拉伸比為7．5～12．5，在15℃下更有利于紡絲．2．3離子液體催化纖維素和葡萄糖轉(zhuǎn)化為5－羥甲基糠醛5－羥甲基糠醛(5－HMF/HMF)是一種應(yīng)用非常廣泛的平臺(tái)分子，由生物質(zhì)及其衍生物水解制得．通過加氫、酯化、氧化脫氫等反應(yīng)可以將其轉(zhuǎn)化生成多種高附加值的化學(xué)品和燃料［64－67］(如圖3所示)．因此利用離子液體催化纖維素和葡萄糖轉(zhuǎn)化為5－HMF的過程受到業(yè)界廣泛關(guān)注．葡萄糖生成HMF的關(guān)鍵是葡萄糖異構(gòu)化為果糖［68－69］，用于催化生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為HMF的酸多為Lewis酸，而Lewis酸對(duì)葡萄糖異構(gòu)或中間體的形成具有重要作用，這步反應(yīng)的主流催化體系為“Lewis酸+離子液體”．例如:H．Zhao等［68］用不同的“金屬氯化物+離子液體”體系催化葡萄糖脫水生成HMF，由“CrCl2+［Emim］Cl”組成的體系催化活性最好．1HNMＲ分析顯示，［Emim］Cl和CrCl2產(chǎn)生的CrCl3－與葡萄糖的羥基形成氫鍵導(dǎo)向了葡萄糖到果糖的異構(gòu)，進(jìn)而容易生成HMF，其反應(yīng)機(jī)理和機(jī)制如圖4所示．G．Yong等［69］以氮雜環(huán)卡賓NHC作為配體來修飾CrCl2或CrCl3在［Bmim］Cl中催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為HMF，由于配體NHC的保護(hù)作用，避免了Cr中心與［Bmim］Cl在空間上形成擁擠的金屬中心;與H．Zhao等［68］研究結(jié)果不同的是，該體系中CrCl3
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[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)
本文編號(hào)：3369257
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