基於催化水熱體系木質纖維組分解離及其機理研究

《基於催化水熱體系木質纖維組分解離及其機理研究》是依託北京林業大學，由張學銘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於催化水熱體系木質纖維組分解離及其機理研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：張學銘
• 項目類別：面上項目

項目摘要

高值化利用生物質中的纖維素、半纖維素和木質素定向轉化為乙醇及生物基材料，替代不可再生的化石資源，已經成為世界重大熱門研究課題之一。但由於生物質組分多、結構複雜，尚不能實現各組分的高效分離，限制了生物質高值轉化及利用。本項目擬採用超/亞臨界水為核心的水熱體系為媒介，Ni、LiOH、FeS及釩氧化物等為催化劑，開展木質纖維多糖及木質素全組分清潔、高效分離的研究。採用RS、CLSM、GC-MS、XRD、SEM、TEM、NMR等系列技術全面表征催化水熱體系處理後細胞壁微觀結構變化、多糖及木質素鍵合機制，解析多糖及木質素在細胞壁的分布特點及其溶出規律，從分子水平上揭示多糖及木質素結構與分離效果之間的構效關係，闡明不同種類催化劑在水熱體系中的催化機理。通過採用環境友好催化水熱體系萃取技術實現生物質各組分的逐級分離，獲得反應活性高、結構完整的半纖維素、木質素和纖維素，為生物質的高值化利用奠定理論基礎。

結題摘要

木質生物質是世界上儲量最豐富的可再生碳源，基於綠色溶劑體系預處理，實現生物質中各組分的高效分離，獲得反應活性高、結構完整的半纖維素、木質素和纖維素，有利於實現生物質高值轉化及利用,並有望替代不可再生的化石基能源。 本項目的研究結果主要表現在兩個方面： （1）採用全溶體系、氨水水熱體系、催化水熱體系、γ-戊內酯/水體系以及膨化/弱鹼體系預處理農林生物質，高效分離各大組分，通過系列檢測表征各組分的結構特點，闡明不同體系中各組分的溶解及降解機理。 （2）採用系列技術全面表征熱處理後細胞壁微觀結構變化、多糖及木質素鍵合機制，解析多糖及木質素在細胞壁的分布特點及其溶出規律，從分子水平上揭示多糖及木質素結構與分離效果之間的構效關係。 本項目利用化學和微觀的綜合研究探索了預處理過程中各組分的解離機制，為實現生物質組分的高效分離和利用提供了理論基礎和實驗依據。