1. 研究目的与意义
共熔溶剂（DES）作为一种比离子液体（ILs）更加绿色且成本更低的新型溶剂，具有蒸汽压低、无毒性、并且可以通过选择合适的组成和配比来调节其性能，在很多领域中有着广泛的应用前景。本课题旨在研究不同组成与配比的DES对木质纤维素预处理后对其酶水解效率的影响。通过配置各类DES，分析其导电率、熔点等性能，研究其配比、温度等因素对杨木木质纤维素溶解性能的影响，探究木质纤维原料经DES溶剂体系处理对酶水解效率的影响。评价DES溶解处理对木质纤维原料各组分结构和酶水解效率的影响，通过对比木质纤维素的其他预处理方法，评价不同类型DES对木质纤维素的预处理程度，开发在温和条件下对木质纤维原料预处理较好的DES。初步探讨经DES溶解处理后的木质纤维素的酶水解效率等，并分析DES能否循环利用。预期找杨木木质纤维素处理性能较好的DES，为DES在木质纤维素溶解研究领域提供可靠的理论依据，并对有效利用木质纤维原料提供可靠的技术基础。
2. 国内外研究现状分析
DES在很多领域都有应用，如首先的应用方面是电化学，还有材料制备和合成，生物应用，反应催化剂，反应溶剂等。由于其各方面性能优于离子液体，很多研究者认为，这种溶剂可以作为传统离子液体的替代物，DES如同当年的离子液体一样，处于飞速发展的阶段。基于DES各种优点，探讨其对木质纤维素的溶解性能，寻找能高效溶解木质纤维全组分的绿色溶剂DES显得尤为重要。现在，已知的DES溶剂非常多，不同的配比，不同的HBD和HBA组合都能形成各种不同稳定性，不同性能的溶剂，但研究关于DES溶解木质纤维素的文献较少。Maria Francisco等人筛选了几种低共熔溶剂溶解木质纤维素，发现其中马来酸和脯氨酸混合的低共熔溶剂（摩尔比1:3，熔点-44.38），对木质素的溶解最高达到14.9wt%，但研究的几种低共熔溶剂几乎对纤维素没有溶解。刘会茹等人采用尿素/己内酰胺、尿素/乙酰胺和乙酰胺/己内酰胺3种低温共熔溶剂对纤维素的溶解进行测试，发现尿素/己内酰胺对DP为517的纤维素的溶解度最大，为2.83g/g。H. Lian等人报道了ZnCl2和尿素的低共熔溶剂（摩尔比3:10最稳定）能溶解3wt%以下木质素。可以看到国内外对DES溶剂进行纤维素或木质素的溶解的研究并不多，其溶解度都较低，同时也很少有研究DES对木质纤维素的溶解。所以找到能够大量溶解木质纤维素的DES溶剂，对DES的功能扩展和木质纤维素的应用都有意义的
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：（1）配置尿素/己内酰胺，马来酸/脯氨酸，zncl2/尿素等低共熔溶剂,分析其物理化学性能。 1）通过探究两组分熔点和共熔后的熔点，确认形成低共熔溶剂。 2）通过研究混合物组分的配比，熔融的温度，冷却后透明液体存在的时间，探究低共熔溶剂的性能。 3）通过分析低共熔溶剂各组分的结构，探究氢键结合的位置和方式。（2）研究木质纤维素在des中的溶解。 1）分析木质纤维素在des中溶解时间，溶解状态，和溶解温度。找到合适的对木质纤维素溶解的条件。 2）通过研究能溶解木质纤维素的不同配比的des对溶解的影响，确定最佳的配比。 3）通过表征溶解中木质纤维素的黏度以及溶解状态的变化，研究des溶解木质纤维素的过程。（3）利用新型des木质纤维原料溶解体系分离各种组分, 探讨新的分离方法并分析其结构特性。 1）通过des溶解木质纤维素后，将其再生分离，研究分离后各组分的结构特征。 2）研究不同des对木质纤维素不同组分的溶解性能，探讨各组分新的分离方法。 3）探究木质纤维原料经des溶剂体系处理对酶水解效率的影响。
研究计划：
2018年2月－2018年3月：查阅文献，了解课题内容及相关知识，并撰写开题报告。
4. 研究创新点
低共熔溶剂存在和离子液体类似的性能，但成本更低，配制更灵活，无需纯化,对环境污染更小。探讨其对木质纤维素的溶解性能对DES的功能扩展和木质纤维素的应用都有意义。
