林木生物質化學北京市重點實驗室成立於2012年5月，依託北京林業大學。
基本介紹
- 中文名：林木生物質化學北京市重點實驗室
- 主管部門：北京林業大學
研究方向,科研成就,人才培養,
研究方向
方向一：生物質超微結構的分子解譯
研究生物質組分纖維素β-1,4苷鍵結合的葡萄糖單元的C-2、C-3、C-6位上羥基、半纖維素β-1,4苷鍵結合的木聚糖的C-2和C-3位上的羥基和木質素苯丙烷單元C-4或α-、β-、γ-位的酚羥基或脂肪族羥基的相互結合鍵類型；研究生物質組分纖維素、半纖維素和木質素在細胞壁的空間分布位置及不同部位的差異性；研究纖維素、半纖維素和木質素存在的空間構型及結構特徵。
方向二：生物質化學組分清潔分離機制和結構表征
不同介質環境下木質素、纖維素和半纖維素分子內結合鍵作用相互影響與調控機制，生物質組分分子的清潔溫和分離途徑，木質素、纖維素和半纖維素在不同反應系統分離後的結構與化學表征，分離組分在氫鍵力、靜電力、離子鍵力等體系中的介觀行為與綠色組裝等。探討氧基分離(H2O2/OH-)、低壓爆破、有機溶劑和離子液體等分離新方法及其組合方法，將生物質組分清潔地分離，獲得高反應活性的纖維素、木質素和半纖維素。
方向三：生物質定向降解轉化及產品譜系研究
預處理過程中纖維原料的物料衡算和能效計算，通過對反應產物結構鑑定和定量研究，揭示預處理作用機理，建立纖維原料預處理反應動力學模型，進行纖維乙醇SSF和SHF耦合過程同步表征基礎研究；分別以工業纖維剩餘物和農林纖維廢棄物為原料，選育高產纖維素酶菌種，輔以物理、化學和基因工程手段，開發定向纖維原料高效纖維素複合酶系，大幅度提高纖維素酶解糖化效率，降低纖維素酶使用成本；纖維乙醇發酵與原位分離耦合工藝與過程模擬，優先透醇型滲透汽化膜開發、評價和傳質動力學研究，過程耦合中產物抑制作用機理研究。
生物質快速熱裂解液化過程中的傳熱傳質與數值模擬，生物質快速熱裂解反應動力學，生物質種類和組成結構對熱解液化的作用機理與影響規律，生物質快速熱裂解過程中氣相組分析出機制與調控，生物油複雜組分進行重整、還原、酯化、異構等提質改性技術。林木生物質快速熱裂解生物油定向煉製及可控極速冷凝工藝，林木生物質定向熱化學轉化反應器的模擬放大與轉化效率，林木生物質快速熱裂解液化及生物油-酚醛樹脂膠黏劑工業化最佳化模式。
方向四：生物質分離組分轉化為高值化材料研究
研究纖維素分子通過自組裝溶解機理並建立新的溶解理論；研究新型再生纖維素材料的綠色合成技術和成型理論；同時進行新型纖維素高值化材料(光、電、磁材料等)設計及其構效關係研究；纖維素生物醫用材料的分子設計與合成、纖維素新均相衍生化介質構建及新衍生物合成。研究半纖維素的分級純化與均化獲得高分子量半纖維素的途徑；研究半纖維素聚合物中單糖間的鍵合機制；研究半纖維素和木質素之間的化學結合鍵類型及結合位置；研究半纖維素在不同溶劑體系中的溶解機理與流變特性；研究半纖維素的酯化或醚化途徑合成半纖維素高值化材料，探索其分子聚集體結構與功能的關係。研究木質素在不同介質中的聚集體結構與活化途徑；研究木質素與聚合物共混相溶性的機制及其構效關係；研究木質素基高分子表面活性劑的分子設計及其構效關係；研究木質素基高分子表面活性劑在固體表面的吸附及對分散體系的作用機理。
方向五：生物質功能產品製備技術的研發
研究水溶性油墨用松香基環境友好功能性高分子材料製備技術；研究植物提取物（功能多糖、花青素、皂苷、黃酮和天然香料等）綠色化工分離技術及產品構效關係；多糖凝膠材料的製備與評價（半纖維素的高分子主鏈上含有很多活潑的羥基，可以通過化學改性方法將半纖維素製備水凝膠材料，由於其具有具有良好的降解性和生物相容性，可作為藥物緩釋材料以及重金屬離子的吸附材料等）；研究半纖維素與殼聚糖接枝複合物造紙助劑的作用機理及界面行為；研究半纖維素與水溶性殼聚糖共混複合膜的低透氧性、抗菌性和優良力學機理；研究木糖和阿拉伯糖轉化為4-戊烯醛，進一步合成五碳纖維的途徑與機理。
科研成就
立項情況
主持973計畫項目，國家自然基金重點項目，國家自然基金國際合作與交流項目，國家自然基金面上項目10項，國家十一、二五科技支撐課題及子課題9項，北京市自然科學基金2項及其他省部級課題共65項目，總科研經費達5767萬元。
承擔課題：
承擔國家自然科學基金、林業公益性行業專項、教育部科技創新工程重大項目培育資金項目、十一五科技支撐、948引進項目、教育部新世紀人才計畫、林業科技成果國家級推廣項等多項科研課題，項目經費達5767.1餘萬元。
取得的成果
先後主持承擔了國家重點基礎研究發展計畫（973計畫）項目（1項）、教育部學科創新引智基地重大項目（1項）、國家自然基金重大國際合作項目（2項）、國家自然科學基金重點項目（2項）和面上項目（12項）、教育部科技創新工程重大項目培育資金項目（1項）、國家重點基礎研究發展計畫（973計畫前期）項目（1項）、國家林業局林業公益項目（2項）以及國家十一及十二五支撐計畫課題、北京市自然科學基金等總計80項，研究總經費達5763萬元。研究成果先後獲國家技術發明二等獎（2011年）、教育部科學技術獎（自然科學類）一等獎（2008年）、全國商業科技進步一等獎（2010年）、梁希科技進步二等獎（2009年）等。2008年以來本研究團隊共發表有關農林廢棄物生物質化學與高值化利用的學術論文400餘篇，其中SCI收錄論文160餘篇，EI收錄39篇，國際會議論文及中文核心期刊論文200餘篇，申請發明專利47項，其中授權13項。
人才培養
現有研究人員30人，管理人員3人。其中具有高級技術職稱研究人員23人（包括10名教授和博士生導師）、中級技術職稱研究人員7人，實驗師3人。現有的研究人員全部具有博士學位，60%以上具有海外學習或工作背景。本實驗室每年招收碩士研究生約32人，博士研究生8人，進站博士後3-5人。
