离子液体中木质纤维全组分溶解和分离的研究

本项目以环境友好的离子液体为溶剂，以蔗渣、桉木等农林木质纤维为原料，拟对木质纤维全组分溶解和分离过程中的关键科学问题进行深入研究，揭示木质纤维在离子液体中的全组分溶解机理，研究改善木质纤维全组分溶解性能的调控途径，阐明不同条件下木质纤维组分间和组分内结合键的应答机制，揭示组分间结合键的解离机制和组分内结合键的变化规律，建立木质纤维全组分分离新体系，实现木质纤维全组分的有效分离。本项目结合绿色资源和绿色溶剂展开研究，将为木质纤维的高值化利用提供理论依据和技术导向，为农林生物质资源的综合利用提供新思路，对于提高我国可再生资源的利用率和利用价值具有重要作用，对实现工农业可持续性健康发展具有积极的推动作用。木质纤维全组分分离不仅具有重要的理论意义和巨大的经济与社会效益，也将对我国新世纪的工业结构调整与升级有直接的推动作用。

本研究以蔗渣、桉木、马尾松等木质纤维为原料，以离子液体为溶剂，针对木质纤维全组分溶解和分离展开了研究，探讨了改善木质纤维溶解性能的方法，提出了一种采用高于木质素玻璃化温度的处理温度快速溶解木质纤维的新方法，可大大缩短木质纤维在离子液体中的溶解时间；完成了离子液体中木质纤维各组分应答机制的研究，阐明了木质纤维溶解前后晶态变化规律；建立了离子液体和DMSO/NMI体系中基于细胞壁全溶的木质纤维组分分离新方法，得到了纤维素、半纤维素和木质素等分离组分，阐明了分离组分的结构特征；另外，还对离子液体等新型溶剂中木质纤维全组分均相衍生化进行了研究，尤其是在室温条件下DMSO/NMI中实现了木质纤维全组分均相衍生化，制备了多种木质纤维衍生物，阐明了衍生化的机理。研究成果为木质纤维的高值化利用提供了理论依据和技术导向，为农林生物质资源的综合利用提供了新思路，对于提高我国可再生资源的利用率和利用价值具有重要作用，对实现工农业可持续性健康发展具有积极的推动作用。. 通过三年的努力探索，研究成果已发表学术论文20篇，其中SCI收录9篇，全部发表在JCR三区以上期刊，包括JCR一区Top Journal论文3篇，二区论文2篇，三区论文4篇。另外还发表EI收录论文6篇，ISTP收录论文5篇。申请发明专利2项，目前已获授权1项。参与编写英文专著章节6部，其中被国外学者邀请参与编写5部。这些研究成果获得了高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖一等奖一项、中国造纸学会青年科技奖一项。另外，在本项目研究的基础上，专门针对半纤维素结构表征提出新的研究思路，获得了国家自然科学基金面上项目资助（31170550）；在项目执行期间，负责人还于2011年12月入选教育部新世纪优秀人才（NCET-11-0154）、2012年8月入选中组部首批青年拔尖人才（工程材料组）、2012年9月入选华南理工大学杰出人才培养计划培养对象（优秀青年学者）。