中央高校國創(chuàng)開題

指導(dǎo)老師：李雪輝教授項目負(fù)責(zé)人：廖漠琛項目組成員：鄭杰偉，方泳華，鄧潔化學(xué)與化工學(xué)院2015年05月功能化離子液體的設(shè)計及其在木質(zhì)素解聚當(dāng)中的應(yīng)用研究不對，這里應(yīng)該加上催化劑（離子液體）本圖的作用就是跟標(biāo)題相對應(yīng)，讓評委通過圖能快速明白你想做什么1.選題背景與研究內(nèi)容2.可行性分析與創(chuàng)新點3.成員分工與進度安排4.經(jīng)費預(yù)算與預(yù)期成果目錄2選題背景與研究內(nèi)容3選題背景4

由農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的殘渣當(dāng)中的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是一種儲量豐富的可再生資源，是獲取清潔能源和高附加值化學(xué)品的重要原料。隨著化石燃料的不斷消耗，從生物質(zhì)資源中提取化學(xué)品用于替代部分原油將顯得越發(fā)迫切。

生物質(zhì)當(dāng)中的木質(zhì)素是自然界芳香族化合物的主要來源，然而當(dāng)前大部分木質(zhì)素被用于焚燒等低價值利用，因此通過生物精煉方法將其轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品無疑是對生物質(zhì)利用的重要舉措。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：對于催化氧化的研究已成為木質(zhì)素降解的重要研究方向。目前已研究出多種均相/多相催化方法，但缺乏對其商業(yè)化應(yīng)用的實例。同時催化方法本身亦存在催化效率不高、缺乏選擇性等問題。研究內(nèi)容部分已報道的木質(zhì)素解聚催化劑一覽較為常見的催化劑：金屬離子、金屬氧化物、多金屬酸鹽、復(fù)合金屬氧化物等近年來研究較多的：有機催化劑（部分見下圖）Co(salen)螯合物金屬釩螯合物有機錸氧化物DDQ5有機催化劑

優(yōu)點：反應(yīng)條件溫和（多在273K-363K之間）；產(chǎn)率較高；選擇性好；所用氧化劑符合“綠色化學(xué)”的理念（以氧氣或過氧化氫為氧化劑）。

缺點：反應(yīng)完以后催化劑的分離較為困難且損失較嚴(yán)重；催化劑制作成本較高；部分催化劑溶解時所需溶劑條件較苛刻。研究內(nèi)容

離子液體是一類熔點低于100oC或者接近室溫的有機鹽，相比于傳統(tǒng)的液體，離子液體具有非常低的揮發(fā)性、低易燃性、高熱穩(wěn)定性、可忽略的蒸氣壓、寬的液態(tài)溫度區(qū)間、可調(diào)控的對極性非極性物質(zhì)的良好溶解性。

在催化反應(yīng)當(dāng)中，離子液體被用作溶劑并呈現(xiàn)出了良好的性質(zhì)。而作為一種催化劑，離子液體可以作為質(zhì)子酸的替代品，并且本身兼具均相催化劑和多相催化劑的優(yōu)點。

離子液體同時作為溶劑和催化劑的實驗已有過相關(guān)研究，2012年，Blair等人做了關(guān)于借助[Hmim]Cl（1-H-3-甲基咪唑氯）同時完成溶解和催化氧化的報道。然而，對于如何設(shè)計功能特異性的離子液體以構(gòu)建溶解-催化平衡體系直接催化解聚木質(zhì)素依舊存在挑戰(zhàn)。

6研究內(nèi)容

本項目擬通過文獻調(diào)研，并結(jié)合實驗室已有的研究成果，設(shè)計優(yōu)化新型功能化離子液體的合成方案，合成出一系列新型功能化離子液體并對于其性能做相應(yīng)的測試。

下一步，通過模擬實驗與實踐實驗相結(jié)合，研究已合成的離子液體在木質(zhì)素催化解聚當(dāng)中的應(yīng)用,研究不同因素對于反應(yīng)產(chǎn)率和選擇性的影響，由此設(shè)計出最優(yōu)化的實驗方案。7ILs可行性分析與創(chuàng)新點8可行性分析在離子液體引入活性基團從而制備功能化離子液體已經(jīng)成熟離子液體在生物質(zhì)精煉當(dāng)中的應(yīng)用已有較大的突破本校部分課題組在功能化離子液體合成、木質(zhì)素的預(yù)處理和催化降解等方面有過較多的研究經(jīng)驗可行（具體一點，是什么可行？）9學(xué)校能夠提供成熟的儀器條件與實驗環(huán)境。創(chuàng)新點將有機催化氧化與離子液體相結(jié)合，直接構(gòu)建集溶解與催化一體的反應(yīng)體系達到解聚的目的，有望提高木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化效率將活性基團通過有機合成方法引入離子液體，并結(jié)合催化氧化反應(yīng)機理對于陰離子進行改性，從而制備出新型的功能化離子液體對于催化氧化反應(yīng)相關(guān)的性能與木質(zhì)素生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，對于其構(gòu)效關(guān)系進行分析10成員分工與進度安排11成員分工廖漠琛主要負(fù)責(zé)整體實驗進程的把握與規(guī)劃、分配成員工作。負(fù)責(zé)設(shè)計實驗方案、帶領(lǐng)實驗、準(zhǔn)備論文等。鄭杰偉借助計算機輔助設(shè)計優(yōu)化實驗方案，完成實驗操作、數(shù)據(jù)采集等。方泳華協(xié)助完成實驗操作，同時負(fù)責(zé)材料購置、財務(wù)管理等事務(wù)性工作。鄧潔完成實驗操作，負(fù)責(zé)完成產(chǎn)品表征、文獻查閱等工作。12進度安排2015.06-2015.07調(diào)研文獻，設(shè)計實驗方案、合成路線，并完成初期的準(zhǔn)備工作2015.08-2015.12完成離子液體的合成與相應(yīng)的表征，并初步進行木質(zhì)素催化降解實驗2016.01-2016.04進一步探究反應(yīng)機理，設(shè)計并改進實驗方案，完成對木質(zhì)素的催化氧化降解實驗2016.05-2016.06整理實驗數(shù)據(jù)，適當(dāng)補充實驗，完成研究報告并撰寫論文13經(jīng)費預(yù)算與預(yù)期成果14經(jīng)費預(yù)算支出項目金額（元）計算根據(jù)及理由1.科研業(yè)務(wù)費2000

（1）測試/計算/分析費600結(jié)構(gòu)性能等的測試分析（2）能源/動力費1000實驗耗電等能耗（3）出版物/文獻/信息費200文獻資料查詢（4）其它200打印、復(fù)印2.實驗材料費6000

（1）原材料/試劑/藥品購置費5000購買反應(yīng)原材料（離子液體、木質(zhì)素、合成所需原料等）（2）其它1000儀器設(shè)備使用3.小型儀器設(shè)備費1000制備材料用小型儀器設(shè)備4.專家咨詢費1