基于催化水热体系木质纤维组分解离及其机理研究

高值化利用生物质中的纤维素、半纤维素和木质素定向转化为乙醇及生物基材料，替代不可再生的化石资源，已经成为世界重大热门研究课题之一。但由于生物质组分多、结构复杂，尚不能实现各组分的高效分离，限制了生物质高值转化及利用。本项目拟采用超/亚临界水为核心的水热体系为媒介，Ni、LiOH、FeS及钒氧化物等为催化剂，开展木质纤维多糖及木质素全组分清洁、高效分离的研究。采用RS、CLSM、GC-MS、XRD、SEM、TEM、NMR等系列技术全面表征催化水热体系处理后细胞壁微观结构变化、多糖及木质素键合机制，解析多糖及木质素在细胞壁的分布特点及其溶出规律，从分子水平上揭示多糖及木质素结构与分离效果之间的构效关系，阐明不同种类催化剂在水热体系中的催化机理。通过采用环境友好催化水热体系萃取技术实现生物质各组分的逐级分离，获得反应活性高、结构完整的半纤维素、木质素和纤维素，为生物质的高值化利用奠定理论基础。

木质生物质是世界上储量最丰富的可再生碳源，基于绿色溶剂体系预处理，实现生物质中各组分的高效分离，获得反应活性高、结构完整的半纤维素、木质素和纤维素，有利于实现生物质高值转化及利用,并有望替代不可再生的化石基能源。.本项目的研究结果主要表现在两个方面：.（1）采用全溶体系、氨水水热体系、催化水热体系、γ-戊内酯/水体系以及膨化/弱碱体系预处理农林生物质，高效分离各大组分，通过系列检测表征各组分的结构特点，阐明不同体系中各组分的溶解及降解机理。.（2）采用系列技术全面表征热处理后细胞壁微观结构变化、多糖及木质素键合机制，解析多糖及木质素在细胞壁的分布特点及其溶出规律，从分子水平上揭示多糖及木质素结构与分离效果之间的构效关系。. 本项目利用化学和微观的综合研究探索了预处理过程中各组分的解离机制，为实现生物质组分的高效分离和利用提供了理论基础和实验依据。