第二章　纤维素水热催化转化制备平台化学品的基本原理

2.1 引言

碳水化合物（包括纤维素和半纤维素）是木质纤维素的主要成分，故人们非常关注这些碳水化合物组分的转化。相比于半纤维素，纤维素在自然界中的储量更高，且其降解难度更大，因此，纤维素的水热催化转化在木质纤维素水热转化制备生物质基液体燃料及化学品中占据重要地位。

如图2-1所示，在水热条件下，纤维素可发生水解生成葡萄糖，而葡萄糖则可以经一系列反应转化为多种小分子含氧化合物，如5-羟甲基糠醛（HMF）、乙酰丙酸（酯）、甲酸、乳酸（酯）、山梨醇、乙二醇、1,2-丙二醇等[1-5]。这些小分子含氧化合物可以作为化工原料，用于生产生物质基液体燃料、有机材料、有机溶剂等，从而降低对不可再生的化石燃料的依赖。

图2-1　纤维素通过葡萄糖选择性转化为各类化学品和燃料[6]

国内外在纤维素水热催化转化领域开展了广泛而深入的研究，开发出了多种反应体系以实现对纤维素高效、高选择性地转化。本章主要对葡萄糖和纤维素转化为各类含氧平台化合物的反应路径及反应原理进行介绍。