新型磺酸功能化离子液体的合成及在纤维素水解中的应用

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1、THESYNTHESISOFNOVELS03H—FUNCTIONALIZED10NICLIQUIDSANDTHEIRAPPLICATIONSINCELLULOSEHYDROLYSISADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByDuQuanzhouSupervisor：Prof．ZhuoKeleiMay，2014摘要纤维素是自然界中一种

2、储量丰富的可再生的天然资源，其用途十分广泛。纤维素通过降解得到的糖、5．羟甲基糠醛等产物是重要的化学原料和化工中间体。使用化学方法或物理手段将纤维素转化为能源物质和功能材料逐渐成为一个热门的课题。离子液体作为一种环境友好型的反应介质，具有不易挥发、稳定性好、结构和功能可调等优点。离子液体对纤维素有着较好的溶解性能，在纤维素水解过程中可以充当溶剂和催化剂。作为国家自然科学基金(No．21173070)资助项目研究内容的一部分，本文设计合成了一系列基于2．苯基咪唑啉的新型磺酸功能化的酸性离子液体，并将所合成的酸性离子液体应用到催化纤维素水解反应的研究中。

3、主要研究内容和创新如下：1．设计合成了六种新型的2．苯基咪唑啉类磺酸功能化离子液体。利用核磁共振(NMR)、热重分析(TGA)矛I紫外．可见分光光度法分别对所合成酸性离子液体的结构、热分解温度和酸度等性质进行了表征。2．以离子液体[Bmim]C1为溶剂，所合成的磺酸功能化离子液体作催化剂，对纤维素水解反应进行了研究，探讨了反应温度、反应时间、水用量、催化剂种类和用量等因素对水解产生的还原糖产率的影响，推测了纤维素在酸性离子液体．离子液体体系中水解的机理。实验结果表明：HS04-类和c1．类离子液体在纤维素水解反应中表现出了较强的催化活性；在100oC

4、，以1．丙基磺酸．2．苯基咪唑啉硫酸盐作催化剂，反应时间60分钟时，还原糖产率达到85．1％。3．以离子液体[Bmim]C1为溶剂，酸性离子液体为催化剂，制备了以纤维素为前驱体的碳点。所制备的碳点具有很好的荧光可调性。利用荧光分光光谱仪测定了所制备碳点的最大激发和发射波长，实验结果表明：随着反应时间的增加，所形成碳点的最大发射波长向长波方向移动。当反应时间从10分钟增加到80分钟时，最大发射波长从417nlTl红移至517nnl。因此，通过调控反应的时间可以控制碳点的粒径和荧光性能。关键字：酸性离子液体，纤维素水解，还原糖产率，碳点ABSTRACTC

5、ellulose，awidespreadrenewableresourceinnature，haswidescopeofapplications．Theproductsobtainedfromcellulosedegradation，suchasreducingsugarand5-hydroxymethylfurfural，areimportantorganicchemicalrawmaterialsandintermediates．Theconversionofcellulosicbiomassdirectlyintoenergymaterials

6、andfunctionalmaterialsbychemicalmethodsandmodemphysicaltechnologiesbecomesahotsubject．Asenvironment-friendlyreactionmedia，ionicliquids(ILs)havemanyadvantages，suchaslowvaporpressure，goodthermalstabilityandregulatedfunction．Withthestrongercapacityofdissolvingcellulose，ILs，assolve

7、ntandcatalysts，Callbeusedinthehydrolysisofcellulose．AsapartoftheNationalNatureScienceFoundationofChina(No．2173070)，aseriesofS03H-functionalizedionicliquidsbasedon2-Phenyl．．2．．imidazolineweresynthesizedandusedascatalystsforthehydrolysisofcellulose．Themajorcontentsofthepresentwor

8、kareasfollow：1．SixkindsofnovelS03H．functionalizedionic