作為一種蘊(yùn)藏量大、分布廣的可再生能源,生物質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于制備液體燃料和高附加值化學(xué)品。然而,生物質(zhì)各組分間的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使得生物質(zhì)直接利用率較低。生物質(zhì)預(yù)處理過程可以有效去除木質(zhì)素、降低纖維素結(jié)晶度,大幅度提高纖維素酶解效率和生物質(zhì)利用率。因此,生物質(zhì)預(yù)處理已成為其高效利用的關(guān)鍵步驟。作為一種新型介質(zhì),離子液體具有良好的溶解性和穩(wěn)定性,近年來(lái)逐漸被應(yīng)用到生物質(zhì)預(yù)處理中。清晰認(rèn)識(shí)離子液體預(yù)處理生物質(zhì)的機(jī)理,尋找高效的預(yù)處理方法是目前離子液體預(yù)處理生物質(zhì)的兩大難點(diǎn)。本論文以玉米和水稻秸稈為原料,采用離子液體復(fù)合體系預(yù)處理玉米秸稈,獲得富纖維素材料(CRM),后經(jīng)酶解或轉(zhuǎn)化制備高附加值化學(xué)品；利用激光共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡、核磁共振等方法研究不同尺度上離子液體與水稻秸稈相互作用,揭示離子液體與秸稈的作用機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：(1)開展了離子液體+添加劑二元復(fù)合體系預(yù)處理玉米秸稈的研究。研究發(fā)現(xiàn),在1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽([Amim][OAc])中加入1,5,7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸-5-烯(TBD)可有效預(yù)處理玉米秸稈,獲得良好的CRM�？疾炝穗x子液體種類,添加劑類...

【文章頁(yè)數(shù)】：172 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 生物質(zhì)
        1.2.1 生物質(zhì)概述
        1.2.2 生物質(zhì)種類及來(lái)源
        1.2.3 生物質(zhì)利用技術(shù)
    1.3 植物細(xì)胞壁組成及結(jié)構(gòu)
        1.3.1 纖維素及其結(jié)構(gòu)
        1.3.2 木質(zhì)素及其結(jié)構(gòu)
        1.3.3 半纖維素及其結(jié)構(gòu)
    1.4 植物細(xì)胞壁解剖結(jié)構(gòu)及超微機(jī)構(gòu)
        1.4.1 細(xì)胞壁的解剖結(jié)構(gòu)
        1.4.2 細(xì)胞壁的合成及分子結(jié)構(gòu)
        1.4.3 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)表征新技術(shù)
    1.5 生物質(zhì)預(yù)處理
        1.5.1 生物質(zhì)預(yù)處理研究現(xiàn)狀
        1.5.2 傳統(tǒng)生物質(zhì)化學(xué)預(yù)處理方法
    1.6 離子液體及其在生物質(zhì)預(yù)處理中的應(yīng)用
        1.6.1 離子液體的性質(zhì)及分類
        1.6.2 離子液體的合成及純化
        1.6.3 離子液體預(yù)處理生物質(zhì)研究現(xiàn)狀
        1.6.4 離子液體預(yù)處理生物質(zhì)的機(jī)理研究現(xiàn)狀
            1.6.4.1 微米尺度研究離子液體預(yù)處理生物質(zhì)現(xiàn)狀
            1.6.4.2 納米尺度研究離子液體預(yù)處理生物質(zhì)現(xiàn)狀
            1.6.4.3 分子尺度研究離子液體預(yù)處理生物質(zhì)現(xiàn)狀
    1.7 選題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容
        1.7.1 選題依據(jù)及意義
        1.7.2 研究?jī)?nèi)容
2 復(fù)合離子液體體系預(yù)處理秸稈
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 主要儀器
        2.2.2 主要原料和試劑
    2.3 離子液體合成及表征
        2.3.1 離子液體合成
        2.3.2 離子液體核磁及紅外表征結(jié)果分析
    2.4 秸稈原料的處理
        2.4.1 中性洗滌劑的配置
        2.4.2 中性洗滌劑處理秸稈
    2.5 單一離子液體體系預(yù)處理秸稈
    2.6 離子液體+添加劑體系預(yù)處理秸稈
    2.7 組分測(cè)定
        2.7.1 組分測(cè)量方法
        2.7.2 組分測(cè)量步驟
    2.8 產(chǎn)物表征
    2.9 產(chǎn)物酶解
    2.10 結(jié)果與討論
        2.10.1 原料組分測(cè)定
        2.10.2 單一[Amim][OAc]離子液體預(yù)處理秸稈
        2.10.3 添加劑種類對(duì)秸稈預(yù)處理的影響
        2.10.4 不同離子液體中TBD對(duì)秸稈預(yù)處理的影響
        2.10.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)秸稈預(yù)處理的影響
        2.10.6 添加劑用量對(duì)秸稈預(yù)處理的影響
    2.11 產(chǎn)物表征與分析
        2.11.1 FT-IR分析
        2.11.2 XRD分析
        2.11.3 NMR分析
        2.11.4 SEM分析
        2.11.5 TGA分析
    2.12 反應(yīng)機(jī)理推測(cè)
    2.13 酶解預(yù)處理產(chǎn)物
    2.14 小結(jié)
3 兩步離子液體法預(yù)處理秸稈
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        3.2.1 主要儀器
        3.2.2 主要原料和試劑
    3.3 離子液體合成及表征
        3.3.1 1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯離子液體([Emim][DMP])
        3.3.2 1-乙基-3-甲基咪唑醋酸離子液體([Emim][OAc])
    3.4 實(shí)驗(yàn)過程
        3.4.1 氫氧化膽堿水溶液預(yù)處理秸稈
        3.4.2 磷酸酯類離子液體預(yù)處理秸稈
        3.4.3 兩步離子液體法預(yù)處理秸稈
        3.4.4 不同種類兩步法對(duì)比
    3.5 分析與表征
    3.6 產(chǎn)物催化轉(zhuǎn)化
    3.7 結(jié)果與討論
        3.7.1 ChOH水溶液預(yù)處理秸稈
        3.7.2 [Emim][DMP]離子液體預(yù)處理秸稈
        3.7.3 ChOH-[Emim][DMP]離子液體兩步法預(yù)處理秸稈
        3.7.4 不同種類離子液體兩步法預(yù)處理秸稈
    3.8 產(chǎn)物表征
        3.8.1 FT-IR分析
        3.8.2 XRD分析
        3.8.3 TGA分析
    3.9 反應(yīng)機(jī)理推測(cè)
        3.9.1 ChOH與木質(zhì)素的相互作用能模擬
        3.9.2 ChOH-[Emim][DMP]兩步離子液體法與秸稈的相互作用機(jī)理推測(cè)
    3.10 再生產(chǎn)物的催化轉(zhuǎn)化
    3.11 小結(jié)
4 激光共聚焦顯微鏡觀察離子液體預(yù)處理秸稈切片細(xì)胞
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    4.3 離子液體的合成及表征
    4.4 實(shí)驗(yàn)步驟
        4.4.1 離子液體預(yù)處理水稻秸稈
        4.4.2 水稻切片的制備
        4.4.3 離子液體溶解水稻切片
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 離子液體預(yù)處理水稻秸稈粉末
        4.5.2 室溫下[Emim][OAc]預(yù)處理正常水稻秸稈切片
        4.5.3 室溫下[Emim][OAc]預(yù)處理不同種類水稻秸稈切片
        4.5.4 室溫下常規(guī)酸堿溶液對(duì)水稻秸稈切片的作用
        4.5.5 加熱條件下[Emim][OAc]對(duì)正常水稻秸稈切片的作用
        4.5.6 加熱條件下[Emim][OAc]對(duì)不同水稻切片的作用
        4.5.7 不同離子液體對(duì)水稻秸稈切片的作用
        4.5.8 不同體系作用于水稻秸稈細(xì)胞的形貌變化歸納
    4.6 小結(jié)
5 原子力顯微鏡觀察離子液體預(yù)處理秸稈微纖維
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    5.3 實(shí)驗(yàn)步驟
        5.3.1 制備去木質(zhì)素的水稻切片
        5.3.2 離子液體與微纖維的相互作用
        5.3.3 AFM觀察離子液體與微纖維的相互作用
        5.3.4 離子液體與微纖維模型作用模擬計(jì)算
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 秸稈原材料的微纖維觀察
        5.4.2 不同AFM測(cè)試模式下離子液體對(duì)微纖維的作用
        5.4.3 空氣模式下離子液體對(duì)不同水稻材料微纖維的作用
        5.4.4 空氣模式下不同溶劑對(duì)纖維素微纖絲的作用
        5.4.5 空氣模式下不同離子液體對(duì)水稻微纖維的溶脹作用
        5.4.6 不同體系作用于水稻微纖維的效果歸納
        5.4.7 水稻微纖維的溶脹作用對(duì)后續(xù)利用的影響
    5.5 小結(jié)
6 核磁共振表征離子液體預(yù)處理低聚糖及纖維素
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
        6.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    6.3 實(shí)驗(yàn)步驟
        6.3.1 二維核磁HSQC測(cè)定[Emim][OAc]與水稻秸稈的相互作用
        6.3.2 一維核磁表征離子液體與低聚糖的作用
        6.3.3 一維核磁測(cè)定離子液體與纖維素的相互作用
        6.3.4 離子液體與葡萄糖分子及葡萄糖鏈相互作用模擬
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 二維核磁HSQC測(cè)定[Emim][OAc]與水稻秸稈的相互作用
        6.4.2 一維核磁氘代溶劑及離子液體的篩選
        6.4.3 一維核磁測(cè)定離子液體對(duì)葡萄糖構(gòu)型的影響
        6.4.4 模擬計(jì)算測(cè)定離子液體與葡萄糖相互作用能
        6.4.5 一維核磁測(cè)定常規(guī)溶劑與葡萄糖的相互作用
        6.4.6 一維核磁測(cè)定[Emim][OAc]與[Emim]Cl與低聚糖的作用
        6.4.7 模擬計(jì)算測(cè)定[Emim][OAc]與[Emim]Cl對(duì)葡萄糖鏈的作用
    6.5 離子液體預(yù)處理秸稈生物質(zhì)機(jī)理推測(cè)
        6.5.1 離子液體氫鍵及特性
        6.5.2 不同尺度上離子液體預(yù)處理秸稈總結(jié)及機(jī)理推測(cè)
        6.5.3 不同體系預(yù)處理水稻秸稈現(xiàn)象分析
    6.6 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷及發(fā)表文章目錄
致謝



本文編號(hào)：3783765