可降解离子液体溶解分离生物质中纤维素的研究

木质纤维素资源由于其在可再生能源中的重要作用而受到了工业界与学术界的高度重视。申请人拟利用具有自主知识产权的可生物降解离子液体作为主要研究对象，探索生物质在一元或多元离子液体体系中的溶解分离作用。系统地研究离子液体和生物质体系中功能基团与氢键的关系，研究体系中离子之间、基团之间和电荷之间的相互作用，以及它们的位置、数量、构象等对溶解分离性能的作用与影响，特别是对氢键结构、离子团簇和大分子聚合物的作用与影响；建立离子液体中纤维素的聚合度、分子量等的系统表征方法；获得一元环烷酸离子液体体系对生物质中不同组分的溶解机理与调控机制的认识，获得二元环烷酸离子液体体系对生物质中不同组分的溶解分离的耦合机理与调控机制的认识；此外，还将考察其它组分如水的引入，对溶解分离的作用与影响；在此基础上设计针对纤维素、半纤维素和木质素溶解分离的可降解功能化离子液体，为生物质的高效分离控制提供理论基础和科学依据。

按照项目计划书合成了系列离子液体，包括醋酸类可降解离子液体和磷酸类离子液体等；研究了不同离子液体体系中纤维素的溶解及调控规律，离子液体纤维素溶液的流变性能；通过分子模拟获得了离子液体和纤维素中功能基团与氢键的关系，离子之间、基团之间和电荷之间的相互作用，以及它们的位置、数量、构象等对溶解分离性能的作用与影响；研究了单一离子液体体系中秸秆、甲壳素等生物质的溶解、分离与再生，研究了离子液体二元体系中秸秆等生物质的溶解、分离与再生，获得了不同离子液体、不同添加剂溶解秸秆等生物质的溶解分离规律及调控机制；研究了离子液体中纤维素衍生化的影响因素及调控机制。研究显示可降解离子液体可用于纤维素、秸秆、甲壳素等生物质的高效溶解、分离与转化，为进一步研究可降解离子液体在生物质领域中的应用奠定了科学基础。