生物、医药和医疗器械技术

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体公开一种双相催化剂及其制备方法和在木质纤维素生物质转化中的应用。所述双相催化剂包括亲水相和疏水相，其中，亲水相为由亲水性季铵盐和三氯化铁组成的低共熔溶剂，疏水相为由不溶性铵盐和癸酸组成的低共熔溶剂。木质纤维素在疏水相中经铵盐催化转为葡萄糖，然后进入亲水相中，在亲水相中经三氯化铁催化氧化转化为葡萄糖酸，从而从亲水相中沉淀下来。本发明双相催化剂的设计，不但有利于生成的中间产物葡萄糖及时从疏水相中脱除，促进木质纤维素降解转化反应的持续高效进行，同时，进入亲水相中葡萄糖还可以在三氯化铁的催化作用下，催化氧化生成沉淀葡萄糖酸，实现产品的自动分离，实际应用价值极高。

中国作为传统的农业大国，在农林生产过程中不可避免的产生巨大数量、种类丰富的农林废弃物。这些农林废弃物主要成分是木质纤维素，其是地球上最丰富的可再生资源、化学品和材料，但是，目前大部分农林废弃物只是依靠焚烧和填埋进行处理，未被合理的开发和利用。

纤维素是由葡萄糖酸单元通过β‑1,4糖苷键链接组成的天然高分子聚合物。而且，纤维素分子中的羟基易于和分子内或相邻的纤维素分子上的含氧基团之间形成氢键，这些氢键使得纤维素易形成构型非常稳定的结晶结构。由于纤维素结构的特殊性，使得纤维素的定向转化成为一道技术难题。因此，研究其转化利用技术将成为纤维素转化技术的关键所在。目前，纤维素的转化降解主要是酸碱降解法、酶解法和氧化法，但是酸碱降解法和氧化法度设备腐蚀严重，酸回收困难，容易产生大量的酸碱废液，对环境有一定的污染；酶解法，目前主要使用的是纤维素酶，但是，纤维素酶存在稳定性和活性水平较低，制备成本过高，酶的循环使用水平较差等缺点，且操作条件较为苛刻，不适合大规模工业化应用。因此，研发一种低成本、操作条件简单、适合大规模工业化应用的高效转化木质纤维素生物质的方法，对于实现农林废弃物的资源化利用具有十分重要的意义。

相对于现有技术，本发明提供的双相催化剂，以亲水性季铵盐和三氯化铁组成的低共熔溶剂作为亲水相，以不溶性铵盐和癸酸组成的低共熔溶剂作为疏水相，首先木质纤维素在疏水相中经铵盐催化降解转化为葡萄糖，随之葡萄糖进入亲水相中，在亲水相中经三氯化铁催化氧化转化为葡萄糖酸，从而从亲水相中沉淀下来，实现了产品的自动分离。本发明双相催化剂的设计，不但有利于生成的中间产物葡萄糖及时从疏水相中脱除，促进木质纤维素降解转化反应的持续高效进行，同时，进入亲水相中葡萄糖还可以在三氯化铁的催化作用下，催化氧化生成沉淀葡萄糖酸，不仅实现了产品的自动分离，也有利于促进葡萄糖氧化反应的正向进行，提高葡萄糖酸的收得率；因此，本发明提供的双相催化剂可显著提高木质纤维素的总转化率，实现木质纤维素的资源化利用，具有较高的推广应用价值。