基于定制化低共熔溶剂（DES）的甘蔗渣高效转化为糠醛（Furfural）与5-羟甲基糠醛（5-HMF）的绿色催化策略及其可持续生物精炼意义

本综述系统探讨了一种新型酸性低共熔溶剂（DES）在甘蔗渣（SCB）转化为高附加值平台化学品（5-HMF与Furfural）中的应用。该DES体系以三氟乙酸（TFA）和双阳离子季铵盐（TMDPEDABr）构成，兼具布朗斯特酸与溶剂功能，在温和条件下实现高效水解与脱水反应。通过响应面法（RSM）优化，获得5-HMF产率17.6%、Furfural产率51.2%，并实现94%半纤维素去除率，凸显其作为绿色催化替代传统酸催化剂的潜力，推动可持续生物精炼（Biorefinery）发展。

　　

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LCB preparation and its compositional analysis

可再生原料甘蔗渣（SCB）采集自印度泰伦加纳邦Sangareddy地区的一家甘蔗汁厂。SCB在室温下干燥10–12天，干燥后的生物质经食品研磨机粉碎并过筛（30目）以获得均匀粒径。粉末状SCB密封保存。木质素和碳水化合物的组成分析采用NREL标准方法进行。

SCB composition

原始SCB生物质中含有木质素（22.12 ± 1.45%）、半纤维素（25.75 ± 1.90%）、纤维素（38.23 ± 2.92%）和灰分（0.11 ± 0.05%）。这些数值与既往研究高度一致：Liu等人报道SCB中纤维素为37.72%、木聚糖22.95%、木质素22.34%；Pin等人发现纤维素（39.57%）、半纤维素（26.17%）和木质素（23.37%）；Morán-Aguilar等人测定原始SCB中葡聚糖（34.49%）、木聚糖（28.64%）、阿拉伯聚糖（4.57%）和木质素（23.63%）。综合来看，这些数据证实本研究采用的SCB具有典型组成特征，适用于后续转化研究。

Conclusion

本研究提出了一种绿色可持续的策略，直接从未经处理的农业副产物SCB生物质中协同生产生物基平台化学品5-HMF和糠醛。该过程采用新型低共熔溶剂TMDPEDABr/TFA与水（一种通用绿色溶剂）结合，并以AlCl₃作为路易斯酸催化剂、MIBK作为有机溶剂，构建双相溶剂体系。在优化的温和条件（116.9°C，94.6分钟，25.5% v/v DES-TMDPEDABr/TFA）下，获得5-HMF产率6.7%（实际测得17.6%）、糠醛产率51.2%，并实现94%的半纤维素去除率，展现出极高的转化效率与工艺可行性。