1. 研究目的与意义
为贯彻绿色化学理念，积极响应可持续发展方针，越来越多的学者及化工产业将目光转移到可再生的绿色资源中，其中以木质纤维素为代表的生物质资源由于其独特的可再生性和二氧化碳中性使其成为研究的热点。以木质纤维素为原料进行加工所制取的产品可涉足许多领域，如：燃料乙醇、耐水腻子粉、外墙保温浆、矿物砂浆、瓷砖粘结剂、 墙面砂浆、PVC过滤及浮雕涂料等。最近几年, 国际上在对木质纤维素进行结构鉴定、化学改性和高效利用时提出了一种全新的研究体系低共熔溶剂（DES）。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等优点，被很多研究者认为可作为传统离子型溶剂的优质替代品。本课题以马尾松木质纤维素为原料，基于DES各种优点，探讨其对马尾松木质纤维素的溶解性能。通过配置各类DES，分析其导电率、熔点等性能，研究其配比、温度等因素对马尾松木质纤维素溶解性能的影响，探究木质纤维原料在DES溶剂体系中的溶解及分离机理，并研发在温和条件下对木质纤维原料溶解性能较好的DES，可使木质纤维素这种可再生的环保资源在更绿色、成本更低的前提下得以开发利用，为木质纤维素在各领域下的应用提供理论基础和一定程度的技术支持。
2. 国内外研究现状分析
目前国内外对于木质纤维素溶解体系的研究成果包括三大类：有机溶剂全溶体系、离子液体全溶体系及低共熔溶剂体系。有机溶剂全溶体系及离子液体全溶体系都可以在一定程度上使木质纤维素中各大组分的结构和化学性质以保存完好、尽量不发生或少发生降解、变性等反应，以保证木质纤维素各大组分后续研究分析结果的全面性、代表性。当然，这两种全溶体系也存在各自的缺点，有机溶剂全溶体系中样品的浓度不高不便于检测,无法明确地阐述纤维素和半纤维素的结构特点;离子液体全溶体系中溶解的木质纤维素各组分无法有效分离开, 水解目标产物的得率不高, 水解各产物难以分离出来以及离子液体难以进行节能回收等。目前有机溶剂全溶体系中较为普遍的有dmso /tbaf、dmso /nmi、dmso/licl等体系，离子液体全溶体系中1-丁基-3-甲基氯化咪唑[bmim]cl的应用最为广泛，在此不作过多赘述。
低温共熔溶剂（des）被认为是一种前景广阔的新型绿色溶剂，已应用于很多领域，如：如电化学，材料制备和合成，生物应用，反应催化剂，反应溶剂等。des可在温和条件下对木质纤维素进行溶解，经研究者实验证明，des溶剂对于木质纤维素还具有选择性溶解能力：maria francisco等人筛选了几种低共熔溶剂溶解马尾松木质纤维素，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；h. lian等人报道了zncl2和尿素的熔溶剂（摩尔比3:10最稳定）能溶解3wt%以下木质素；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。这说明，des溶剂让研究者们摆脱了要对单一组分进行研究时，在传统溶剂中必须先将木质纤维素全组分进行溶解，再将需研究组分提取利用的复杂步骤。
不可否认，des以及有机和离子共溶体系拥有广泛的应用领域和广阔的前景，但这三种溶剂仍然需要深入的探索研究，目前国内外对des溶剂进行纤维素或木质素溶解的研究也并不多，其溶解度都较低，同时也很少有对马尾松木质纤维素在des中溶解的研究，这将是本课题努力的方向。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
研究不同组成与配比的des对马尾松木质纤维素的溶解性能，找到对马尾松木质纤维素溶解性能较好的低共熔溶剂。通过配置各类des，分析其导电率、熔点等性能，研究其配比、温度等因素对马尾松木质纤维素溶解性能的影响，探究木质纤维原料在des溶剂体系中的溶解及分离机理。评价des溶解处理对木质纤维原料各组分结构和分离及再生的影响，通过对比溶解马尾松木质纤维素的其他方法，评价不同类型des对马尾松木质纤维素的溶解性能，开发在温和条件下对木质纤维原料溶解性能较好的des。初步探讨经des溶解处理后的马尾松木质纤维素的再生分离及凝胶材料制备等应用，并分析des能否循环利用。预期找到对马尾松木质纤维素溶解性能较好的des。
研究计划：
4. 研究创新点
研究探索以成本低廉、无须纯化的低共熔溶剂（DES）替代传统的木质纤维素溶剂，以达到不破坏原有组分结构的目的。
此外，相较于传统，DES更加符合绿色化学的观念，同时也为溶剂的回收利用和木质纤维素的再生分离提供了可能性，相较于离子液体溶剂而言还更加适用于大规模合成应用，并拥有某些可生物降解和可再生的特征。
