综 述
研究目的
作为最大的天然可再生碳源和可持续原料的生物精炼厂，木质纤维素可以很好地缓解化石资源的日益短缺问题，以及由此引发的日益增长的气候等环境问题。纤维素是木质纤维素生物质的主要成分，通过酸的水解很容易得到葡萄糖，而果糖作为葡萄糖的同分异构体，在化学转化中具有更高的反应性能。然而果糖的反应网络极其复杂，需要一系列的催化转化、分离和纯化过程，并且复杂的原料、中间体、（副）产物、催化剂、溶剂对反应网络的影响，加大了高选择性合成特定产物的难度。如今，5-羟甲基呋喃(HMF)可以桥接生物质原料和替代燃料、化学品和材料，可以替代石油衍生产品。[4]HMF是一种关键的平台化学品，可以进一步转化为从聚合物单体、精细化学品、燃料前体、燃料添加剂和液体燃料到其他平台化学品的多功能产品，涵盖广泛的结构复杂性和应用需求。所以，开发环境友好和成本效益高的催化技术，使果糖可以高选择性地转化成HMF及其衍生物，是有效利用碳水化合物生物质的关键，为建立可持续的生物精炼厂提供巨大的机会。[5]
二、介绍
2.1实验的复杂性
由于木质纤维素中部分结晶纤维素链的紧密压实和聚集导致了其天然顽固，以及纤维素周围由木质素和半纤维素组成的异质基质而产生的酶和催化剂，是生物质成本效益的解构和合法化的主要障碍。
果糖/葡萄糖通过催化剂脱水到HMF的过程中，伴随着几种副反应的发生，特别是在原料浓度较高的情况下。实际上由于底物、副产物、催化剂和溶剂等的复杂性，导致酸碱的各种平行和串联反应（异构化、脱水、降解和缩合），从而导致反应网络尤其复杂。并且由于各种交叉聚合反应的发生，会使得一些可溶性或不溶性的聚合物副产物（简称腐殖质）的产生，占碳损失的及大部分，降低HMF的选择性，增加分离/纯化能耗，并导致有价值的生物质衍生碳的损失。[6]
2.2主要原料和过程
果糖、甘露糖、蔗糖、麦芽糖、多糖、菊粉、淀粉和纤维素、食品废料、木质纤维素生物量及其水解物，均可用作生产HMF的原料。利用催化剂和溶剂之间的合作，选择性地促进糖类向HMF的转化，其中涉及一系列复杂的过程，包括木质纤维素生物质的预处理、纤维素水解为葡萄糖、葡萄糖异构化为果糖和果糖脱水。同时，伴随着一系列的副反应，包括HMF分解为甲酸和乙酰磺酸，以及糖、反应中间体和HMF向腐殖质的缩合。
在各种原料中，果糖含有类似于HMF的五环结构，是合成HMF的最可行的原料。简单的脱水过程之后，果糖可以通过转化为HMF，所以早期的研究通常使用果糖作为原料。
2.2.1 CNC的性质与形貌
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