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在过去的一个多世纪,化石资源,例如石油、煤和天然气,作为能源和重要化学品的主要原料,极大的促进人类社会和经济的发展。然而,不断增长的能源需求和化石能源储量的减少及使用化石资源带来的环境问题迫切需要探索新能源。生物质作为一种可再生资源,是一种非常理想的替代资源。5-羟甲基糠醛(5-HMF)和糠醛是一类由生物质转化制备的具有高附加值的平台化学物,可用来合成重要化学品、药物中间体等。因此研究葡萄糖、果糖和木糖转化为5-HMF和糠醛具有非常重要的实际意义。目前,主要通过研究催化剂和溶剂来提高单糖的转化效率。固体酸催化剂具有可重复利用、易于分离、绿色环保等优点,因而在5-HMF的制备过程中有非常广阔的前景。钛酸同时具备Lewis和Br?nsted酸性位点,即可以作为催化剂,又可以作为催化剂载体,能够提高单糖转化效率。在水相条件下生成的5-HMF很容易与水发生水合而降低其产率,DMSO作为溶剂可以抑制5-HMF转化为副产物,[EMIM]Br具有催化能力能够提高单糖转化效率。因此,本文选用钛酸作为催化剂,DMSO和[EMIM]Br作为溶剂。首先通过水热法制备钛酸纳米管、钛酸纳米纤维和钛酸纳米片。同时利用等体积浸渍法在钛酸纳米管上负载氧化锆、氧化铌和氧化钨。并通过XRD、SEM、TEM等对催化剂形貌和结构进行了表征。最后,将催化剂应用到单糖脱水制备5-HMF和糠醛的反应中。在单糖制备5-HMF和糠醛的反应过程中,考察了反应条件(如温度、时间、催化剂、溶剂等因素)对单糖脱水反应的影响。结果表明:(1)在二甲基亚砜(DMSO)为溶剂时,葡萄糖和果糖转化成5-HMF、木糖转化成糠醛的最高产率分别为:24.3%、79.5%和35.6%;(2)以1-乙基-3-甲基溴化咪唑([EMIM]Br)为溶剂时,葡萄糖和果糖制备5-HMF、木糖制备糠醛的最高产率为:36.3%、85.9%和29.2%。