本发明涉及废弃生物质资源综合利用领域，尤其涉及金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法。
背景技术：
1、近年来，能源和环境问题逐渐凸显。为应对全球气候变化所带来的威胁，人们对于减排的幅度和紧迫性提出了更高要求。在如何有效减排的问题上，科研界和政府机构倾注了极大的关注。生物质资源在这一背景下备受瞩目，其作为除煤炭和石油之外，广泛可获得的可再生资源，在全球每年以约1700亿吨的速度持续再生。这一能源的潜力相当于当前石油年产量的15至20倍，因此备受瞩目。生物质能源作为国际公认的零碳排放可再生能源，具备多重优势，如绿色、低碳、洁净，并且拥有巨大的储备量。在全球的可再生能源中，近一半来自于生物质能源，其所提供的能源甚至相当于风能与太阳能总和的4倍。因此，积极开发生物质能源不仅有望缓解目前日益匮乏的化石能源。
2、5-羟甲基糠醛(5-hmf)可以由生物质衍生而成，结构式为c6h6o3其结构中含有呋喃环、醛基和羟甲基，是一种重要的生物质基平台化合物，被认为是未来新一代生物燃料的核心原料之一。5-羟甲基糠醛(hmf)可以由果糖、葡萄糖、纤维素等糖平台化合物转化获得。但由于葡萄糖异构化的反应能垒较高，目前的工业生产通常采用昂贵的果糖作为原料。纤维素等非粮生物质直接选择性转化为5-hmf可以显著降低原料成本，更具吸引力和挑战性。目前，纤维素直接合成5-hmf仍存在产量低、生产成本高、工艺复杂等问题，面临着生产效率和经济效益的挑战。
3、在这一背景下，本发明将富含纤维素的农林废弃物直接转化为5-hmf，能有效利用农业和纺织废弃物，实现废物资源化、减轻环境压力，并降低生产成本，为废弃农林生物质资源的利用提供可能性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，利用农林废弃物资源百香果壳粉为原材料，利用金属基离子液体和有机弱酸作为催化剂在水热反应条件下直接转化百香果壳粉为5-羟甲基糠醛，提高了5-羟甲基糠醛的生成率，实现废物资源化。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，包括将百香果壳粉在二甲基亚砜水溶液中通过催化剂催化转换为5-羟甲基糠醛；
3、所述催化剂包括金属基离子液体和有机酸，所述金属基离子液体的添加量占反应体系总质量的4.5％，所述有机酸的添加量占反应体系总质量的3.6％；
4、所述反应体系为所述百香果壳粉和二甲基亚砜水溶液以及催化剂共同构成的水热反应体系。
5、进一步地，包括将百香果壳粉、二甲基亚砜、去离子水、金属基离子液体和有机酸在耐压玻璃管中混合均匀，然后置于油浴中反应，反应完成后取出并迅速浸入冰水中以停止反应。
6、进一步地，反应条件为：反应温度为150-190℃，反应时间为15-120分钟。
7、进一步地，所述金属基离子液体为[alcl4]-阴离子的离子液体。
8、更进一步地，所述金属基离子液体选自1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氯化铁盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯化锌盐、1-己基-3-甲基咪唑四氯化铁盐、n-乙基吡啶氯化锌盐、n-丁基吡啶氯化锌盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐中的至少一种。进一步地，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙二酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸中的至少一种。优选地，所述金属基离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐中的至少一种。
9、进一步地，所述二甲基亚砜水溶液由二甲基亚砜和去离子水混合而成，所述二甲基亚砜和去离子水的质量比为8：2。
10、进一步地，所述百香果壳粉用量占所述反应体系总质量的1.4。
11、进一步地，所述百香果壳粉由除去内膜的百香果壳经清洗、低温烘干、粉碎并过80目标准筛获得。
12、综上所述，本发明具有以下有益效果：
13、1、本申请以利用农林废弃物资源百香果壳粉为原材料，利用金属基离子液体和有机弱酸作为催化剂在水热反应条件下直接转化百香果壳粉为5-羟甲基糠醛，该反应产物产率良好，操作简单，易于实现。
14、2、本申请通过金属基离子液体和有机酸结合形成的催化体系，大幅度提高了5-羟甲基糠醛的生成率，克服了许多催化剂对环境的污染。
1.一种金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括将百香果壳粉在二甲基亚砜水溶液中通过催化剂催化转换为5-羟甲基糠醛；
2.根据权利要求1所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括将百香果壳粉、二甲基亚砜、去离子水、金属基离子液体和有机酸在耐压玻璃管中混合均匀，然后置于油浴中反应，反应完成后取出并迅速浸入冰水中以停止反应。
3.根据权利要求1或2所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，反应条件为：反应温度为150-190℃，反应时间为15-120分钟。
4.根据权利要求1或2所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述金属基离子液体含有[alcl4]-阴离子。
5.根据权利要求1或2所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述有机酸选自甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述二甲基亚砜水溶液由二甲基亚砜和去离子水混合而成，所述二甲基亚砜和去离子水的质量比为8：2。
7.根据权利要求1或2所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述百香果壳粉用量占反应体系总质量的1.4％。
8.根据权利要求1或2所述的金属基离子液体-有机酸催化百香果壳制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述百香果壳粉由除去内膜的百香果壳经清洗、低温烘干、粉碎并过80目标准筛获得。