1 前言

1。1 纤维素

纤维素是一种复杂的多糖，有 8000 至 10000 个葡萄糖残基通过 β-1,4-糖苷键连接而成 ( 图 1 ) [1]。天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物，在水中有高度的不溶性，同时也不溶 于稀酸、稀碱和有机溶剂。其主要的生物学功能是构成植物的支撑组织。网状结构中的晶 区部分比较规则，但其链与链间结构的紧密性限制了纤维素的水解，阻碍了它进一步生成 小分子物质。因此，纤维素水解时一般要进行预处理，破坏它们的氢键结构，从而达到更 容易水解的目的[2]。论文网

纤维素长链的化学组成[2]

1。2 纤维素水解的研究进展

1。2。1 传统酸水解法

1。2。2 酶水解法

1。2。3 固体酸水解

1。3 选题背景及意义

随着化石资源储量的不断减少和环境污染现象的日益严重，将自然界中含量最丰富的 生物质组分纤维素转化为各种生物基燃料和化学品是缓解能源危机和减轻环境污染的有 效途径，而实现这一有效途径的前提和基础则是将不溶性的纤维素通过绿色高效的手段水 解为可溶性的还原糖甚至是葡萄糖。传统的研究采用的催化剂大多是无机酸如 HCl、H2SO4、 HNO3 和 HF 等和纤维素酶如 Accellerase-1500、 Novozyme-188 和 Celluclast 等[10]。无机 酸虽然价廉易得，水解效率较高，但是它具有较大的腐蚀性且作用条件比较苛刻，另外， 它不易回收且排放出的废液会对环境造成很大的污染，不符合当今绿色化学的发展方向[11]。 纤维素酶属生物制剂，虽然它的作用条件比较温和，作用方式具有较高的定向性，符合绿 色化学的发展方向，但是生产成本较高且水解效率较低。另外，它容易失活且发生作用时 纤维素需要事先经过预处理，这些不足均在一定程度上限制了纤维素的规模化水解。碳基

固体酸是一种新型的非均相催化剂，具有不腐蚀设备、易于回收利用、环境友好、稳定性 好和活性高等优点，广泛应用于酯化、醚化和脱水等反应中。此外，离子液体由于其熔点 低、挥发性低、毒性低、不易燃、热稳定性强、导电能力强、电化学窗口宽、可调性强、 对大多数的无机物和有机物溶解能力强等独特的理化性质[12]，近年来作为新兴溶剂在生物 质转化过程得到了广泛应用[13]。鉴于纤维素水解过程中存在的问题以及碳基固体酸优良的理化性质，本文选用带有磁性的木质素基固体酸作为催化剂在离子液体 1-丁基-3-甲基咪 唑氯盐（[BMIM]Cl）中研究对纤维素的水解效果，并考察各种反应条件对纤维素水解效果 的影响，以期为纤维素水解催化剂的合成与纤维素水解工艺的优化提供一定的理论指导和 技术支撑。

2 材料与方法

2。1 实验试剂及仪器

表 1 实验所需试剂

试剂名称 规格 生产厂家

微晶纤维素 柱层析 国药集团化学试剂有限公司

无水葡萄糖 AR 国药集团化学试剂有限公司

酒石酸钾钠 AR 国药集团化学试剂有限公司

无水乙醇 AR 国药集团化学试剂有限公司

EHL AR 国药集团化学试剂有限公司

FeCl3 AR 国药集团化学试剂有限公司