致 谢 34

参 考 文 献 35

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1 绪论

生物质资源由于其储量丰富和清洁无污染的优点而引起世界各国研究人员的关注。大量 生物质可以被用来开发化工产品和可再生能源，并有希望逐渐取代传统化石能源[1]。全世界 每年由于光合作用会产生 1。18×1011 吨的有机生物质[2]，而纤维素就占其中的 40%左右[3]。它 大量存在于植物、真菌、藻类及农林废弃物等多种生物质中。因此纤维素开发是生物质应用 的重要部分，有效的回收和利用秸秆、麦秆和藻类等以纤维素为主的农业废弃物，对解决能 源危机和环境问题具有重要的现实意义。

1。1 课题的研究背景及意义

目前世界能源供应物主要是煤、石油、天然气三大化石燃料，但由于其储量有限、不可 再生、污染环境等缺点，已不能满足经济高速发展下的能源需求。据相关资料显示[4]，全球 己探明的煤炭总量只能供人类使用大约 300 年；全球己探明的石油总量的开采能力为 16～18 年，潜在的开采年限也只有 30～40 年；世界上已探明的天然气总量的开采时间大约为 15～ 19 年，潜在的使用年限也只有 25～40 年。可见人类面临着巨大的能源危机。此外，过量燃 烧化石燃料释放了大量二氧化碳造成温室效应，威胁着人类的生存。因此找到一种替代化石 燃料的清洁能源刻不容缓论文网。

生物质能是世界第四大能源，它可以从水稻、玉米等粮食作物，甘蔗、棉花等非粮作物， 树枝、秸秆等木质植物中得到。生物质的应用领域非常广泛，并且对环境几乎无损害。它可 以用来覆盖土层、制作燃料或者作为饲料。通过热化学方法或者生物化学法可从木质纤维素 中获取多种类型的能量，如生物乙醇、热解油等液体燃料或甲烷等气体燃料。生物质还可以 应用于能源消耗的各个部门。木材、稻草、粪便等低效率的传统生物质可用于做饭、照明和 加热，而高效率的现代生物质能以便捷的固体、液体和气体形式作为二次能源来产生热电[5]。 生物质生长时会吸收其作为燃料燃烧时释放的等量的二氧化碳，可以说其碳排量为零。生物 质燃料的含硫量也可忽略不计，燃烧后几乎不会形成酸雨。用生物质能源代替化石燃料可有 效缓解环境问题。

纤维素是最广泛的生物质，其水解产物葡萄糖有人造粮食之说[6]，同时也是重要的平台 化合物，它广泛应用于医药、食品和燃料中。因此，纤维素水解制备还原糖是纤维素应用中 的重要一步。近年来，纤维素水解制葡萄糖的研究非常活跃，也取得了很多进展。下面简单 地介绍一下纤维素的结构和理化性质，以及其水解反应的研究现状。

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1。2 纤维素简介

纤维素是天然高分子化合物，和木质素、半纤维素共同组成的植物细胞壁，并对细胞壁 起着支撑保护作用。通常情况下，约占植物总质量的 40%-50%，木质素占 30%，半纤维素占 20%左右[7]。经过研究，确定其化学结构是由很多 D-吡喃葡萄糖基环彼此以β-1,4-糖苷键连结 而成的线性高分子，其化学式可简单表示为(C6H10O5)n（n 为聚合度），n 表示纤维素中葡萄糖 单元的数目，由碳（44。44%），氢（6。17%），氧（49。39%）三种元素组成。

图 1-1