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在二十至二十一世纪，得益于化石资源的广泛应用，全球经济呈现出爆发式增长的趋势;然而超量的发展需求导致了全球性的能源危机，且带来了严重的环境污染和生态破坏。化石能源可预见的日益枯竭迫使我们不得不寻找能作为替代品的新型可再生能源。生物质是一种来源广泛的新型可再生绿色能源，采用高效的催化方法可将生物质转变为精细化学品和燃料，以满足社会发展的需求。本文以生物质能源的开发和利用为背景，从催化化学的角度，针对从生物质中制备乙酰丙酸类平台精细化学品和液态烷烃的路径，从以下几个方面开展了探索性的研究工作: 1.通过溶胶凝胶-水热晶化的方法制备了新型的介孔磷酸铌固体酸催化剂，并使用草酸铝对其进行了铝元素的掺杂改性。该催化剂具有约1000μmol·g-1的高酸量，1.8-1.1的布朗斯特/路易斯酸比例以及大量的强路易斯酸酸位，合适的孔尺寸和大的比表面积。将该催化剂应用到纤维素水解的反应中，180℃下纤维素转化率可大于95％;主产物乙酰丙酸的收率最高可达52.9％。使用吡啶红外酸性表征手段研究发现，催化剂表面上的强路易斯酸酸性位的提升主要来自于铝元素的掺杂，且强路易斯酸对于乙酰丙酸的选择性提高有促进作用。 2.改进上述的介孔磷酸铌固体酸催化剂以增加其布朗斯特酸的比例（至2.2∶1)，并将反应溶剂改变为甲醇溶液，研究了纤维素醇解转化至乙酰丙酸甲酯的反应路线。数据表明，本体系中固体酸更高布朗斯特酸的比例会给出更高的乙酰丙酸甲酯的收率，最高可达56.5％，与同摩尔量的盐酸催化剂的表现相当，且高于水相中乙酰丙酸的收率;此现象与磷酸铌催化剂在水相中强L酸促进收率的特征相反。表征反应历程发现甲醇中固体酸路易斯酸位会催化中间产物的碳碳键断裂生成小分子C2、C3化合物，降低主产物收率，布朗斯特酸位则可有效抑制碳碳键断裂，突出体现出两种不同酸位催化两种平行竞争反应时的相互影响。磷酸铌固体酸在催化甲醇醇解纤维素体系中表现出良好的催化剂稳定性，套用5次后的活性降低不到10％。此外值得注意的是，碳碳键断裂后生成的C2、C3小分子化合物以及转化时发现的中间产物5-甲氧基甲基糠醛均为有用的平台化合物，可根据产品需求的变化通过催化体系调节得到。 3.以硫酸作为催化剂，在水+甲苯两相体系中考察了C5单元+C6单元生物质共同转化至糠醛和乙酰丙酸混合溶液的反应。研究发现，反应转化后的糠醛和乙酰丙酸分处甲苯相与水相中，而如使用异丙醇作为酯化剂则可以将绝大部分乙酰丙酸转化为乙酰丙酸酯并萃取至甲苯中。在综合考虑糠醛和乙酰丙酸酯最佳总收率的情况下，使用木糖+葡萄糖混合糖作为底物时糠醛和乙酰丙酸酯的最高摩尔收率可达52.5％和51.3％;使用原生生物质如甘蔗渣、玉米芯等作为底物时，糠醛的摩尔收率在38-51％之间，乙酰丙酸酯摩尔收率在27-43％之间，原生生物质总体转化率约为50-70％。值得注意的是，使用葡萄糖作为底物可以同时合成5-异丙氧基甲基糠醛和乙酰丙酸酯的混合溶液，且总收率可达60％，高于全部转化为乙酰丙酸酯或HMF时的收率。 4.以碳酸钠或氢氧化钠为碱性催化剂，催化上述甲苯萃取溶液中糠醛（或5-异丙氧基甲基糠醛）上的醛基与乙酰丙酸酯上的α-氢发生Aldol碳碳键缩合反应，可得到碳数为C10、C11、C15或C17的含氧长链烷烃二聚体或三聚体。研究表明，碱催化Aldol缩合反应的最佳条件应为14 wt.％的碳酸钠溶液，氢氧化钠则碱性过强不适用。使用5％Pt负载的磷酸铌催化剂在220℃下对含氧长链烷烃进行加氢脱氧，最终可得到C9-C17的长链烷烃混合溶液，其中同时包含正构和异构烷烃。从生物质计算，糖类转化至烷烃的最高质量收率为24.7 wt.％，玉米芯最高为11.4wt.％。