大創(chuàng)申報書華東理工

項目編號華東理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃創(chuàng)新訓(xùn)練類項目申報書化學(xué)工程與技術(shù)化工學(xué)院2013.04.17化學(xué)工程與技術(shù)化工學(xué)院2013.04.17指導(dǎo)教師所在學(xué)院填報日期華東理工大學(xué)教務(wù)處制表填表說明一、本表要求按順序逐項填寫，項目要實事求是，講究誠信，不能有雷同，表達要明確、嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表椧睢盁o”。一律用A4紙打印，于左側(cè)裝訂成冊。二、申請參加本項目團隊人數(shù)不得超過4人（1人為立項負(fù)責(zé)人，參與合作研究者1-3人）。三、申請參加本項目的個人或團隊必須聘請教師作為項目指導(dǎo)教師，并請指導(dǎo)教師在申請書上簽名。四、項目執(zhí)行周期一般為1年半五、本表由指導(dǎo)教師所在院系初審，簽署意見后，一式三份（均為原件）由院系統(tǒng)一報送教務(wù)處教學(xué)質(zhì)量保障辦公室

、項目基本情況項目名稱天然長棉纖的化學(xué)改性及其高性能化項目所屬一級學(xué)科（哲學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)、文學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、醫(yī)學(xué)和管理學(xué)中的一種或多種跨學(xué)科）工學(xué)項目來源□學(xué)生自選課題 叼導(dǎo)師科研項目叼與專業(yè)實踐相關(guān) 口與課程設(shè)計相關(guān)□與競賽相關(guān)，如果疋，請?zhí)钆c競賽名稱：是否以USRP課題為基礎(chǔ)□是叼否如果是，請?zhí)顚慤SRP課題編號和名稱：負(fù)責(zé)人姓名學(xué)號所在院系專業(yè)手機E-mail參與組員指導(dǎo)教師聯(lián)系電話職務(wù)/職稱 教授主要研究方向化學(xué)工程二、項目申請理由（選題的來源，國內(nèi)外同類研究工作的現(xiàn)狀、方法、難點等，前期準(zhǔn)備工作）選題來源下一代材料、產(chǎn)品、工藝是朝著可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)工業(yè)、生態(tài)效益、綠色化學(xué)的方向發(fā)展。由可再生的生物質(zhì)原料生產(chǎn)的生物降解塑料和生物相容性復(fù)合材料被視為是非常有前途的材料，用它們可以來代替合成聚合物并減少全球?qū)剂系囊蕾嚒?jù)估計，世界消耗石油的速度是自然界生成它的100000倍。隨著全球環(huán)保意識的增強，社會關(guān)注度的提高，石油資源的枯竭，可持續(xù)發(fā)展概念的提出，新環(huán)保法的施行，人們開始尋找環(huán)境友好型的新產(chǎn)品和新工藝。多糖是地球上最豐富的天然聚合物，結(jié)構(gòu)多樣并有令人難以置信的各種生物功能。項目背景和意義纖維素是地球上最多的一種多糖，是高等植物細(xì)胞壁中的主要物質(zhì)，隨著環(huán)境保護和生物相容性產(chǎn)品需求的不斷增加,纖維素被認(rèn)為是生產(chǎn)材料的一種取之不盡用之不竭的原料,每年可通過光合作用生成的400億噸纖維素，除了由植物合成外，纖維素還可以由藻類、細(xì)菌、真菌和原生動物等合成。由于其含量豐富，相對成本較低，以及其性能可以通過化學(xué)改性進行修改，纖維素成為商業(yè)上最為重要的多糖，纖維素及其衍生物應(yīng)用范圍非常廣，每年銷量在幾千萬噸以上。項目背景和意義在各種天然植物中，棉花是最純的纖維素原料，其纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.93kg/kg以上。2012年全球棉花產(chǎn)量在1700萬噸左右，我國棉花年產(chǎn)量約在600?700萬噸，而新疆是我國最大的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地，產(chǎn)量已超過全國的三分之一。新疆棉花區(qū)在20世紀(jì)90年代后發(fā)展迅猛。包括新疆和河西走廊一帶，種植面積穩(wěn)中有升。新疆棉花以纖維長、色澤潔白、拉力強著稱，是我國最具有發(fā)展?jié)摿Φ拿迏^(qū)。新疆地區(qū)日照充足，早晚溫差大，水土光熱資源豐富，氣候干旱少雨，種植棉花條件得天獨厚，近幾年棉花種植面積增加很快，所得到的原棉色澤好。國內(nèi)外同類研究工作的現(xiàn)狀、方法、難點目前工業(yè)上制備纖維素是以棉花和木材作為原料，從棉纖維中清除非纖維素雜質(zhì)的精制過程通常包括下列幾個步驟：先將棉花在100°C以上與氫氧化鈉溶液共煮，洗滌后用次氯酸鹽溶液漂白纖維，再洗滌，然后再用鹽酸或硫酸溶液處理，以除去灰分，最后用水洗滌。這一精制纖維的方法各國都采用，似乎是一個通用的工藝過程，在這個工藝過程中，由于采用了高濃度的強堿溶液和高濃度的次氯酸鈉溶液，會產(chǎn)生大量的廢水，對環(huán)境造成污染，更重要的是，堿煮和漂白過程會造成纖維素的嚴(yán)重降解，使纖維素分子鏈斷裂、聚合度降低，這樣對于本來擁有高聚合度的原棉是一種極大的破壞，降低了纖維素的性能，不利于纖維素的下一步利用。對聚合物而言，商業(yè)化應(yīng)用和改性都需要將其熔融或使其溶解。然而，纖維素在足夠

的氫鍵斷裂前便已分解，使熔融過程變得不可能，因此，纖維素的利用只能通過溶解過程。纖維素是一種半結(jié)晶的聚合物，它是由結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)組成的，具有非常穩(wěn)定的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，這種氫鍵網(wǎng)絡(luò)以及穩(wěn)定的苷鍵使纖維素具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性，同時使纖維素極難溶解。若要溶解纖維素，則溶劑分子必須擴散進入并破壞有序的結(jié)晶區(qū)，許多溶劑僅能使纖維素溶脹，但它們并無法滲透進入結(jié)晶區(qū)。因此，工業(yè)中大部分纖維素的反應(yīng)均是多相過程。目前，已有的纖維素溶劑體系有N,N-二甲基乙酰胺/氯化鋰體系、離子液體體系等，都已在實驗室研究中呈現(xiàn)出良好的溶解性能。然而，這些溶劑體系仍存在著一些不足，例如溶解所需時間較長、溶劑無法有效回收利用、成本高等。前期準(zhǔn)備工作通過閱讀國內(nèi)外文獻，對棉花的預(yù)處理過程、纖維素的溶解過程、纖維素的反應(yīng)過程等方面有了良好的了解。并在此基礎(chǔ)上，由原棉制得了純度較高的纖維素，并制得了纖維素的溶液，可以進行纖維素的乙酰化反應(yīng)得到醋酸纖維素，打通了整個實驗流程。目前正在纖維素的溶脹和沉析實驗，為下一步深入考察纖維素的溶解反應(yīng)過程打下良好的基礎(chǔ)。（項目團隊成員具備的知識基礎(chǔ)、能力素養(yǎng)、興趣特長和已參加的科研等條件）1） 知識基礎(chǔ)：團隊成員均為化工學(xué)院大二學(xué)生，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實，成績優(yōu)良。主要已修必修課有：高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)，大學(xué)物理，現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)，分析化學(xué)，有機化學(xué)，物理化學(xué)，化工原理等。項目申請理由2） 能力素養(yǎng)：作為工科學(xué)生，我們團隊的成員具有較強的實驗?zāi)芰蛣邮帜芰?，喜歡做實驗和探索新的知識。希望從本次大學(xué)生創(chuàng)新實踐的實驗中提高科研能力和解決分析問題的能力，以便日后進一步學(xué)習(xí)深造。項目申請理由3） 興趣特長：在學(xué)習(xí)之余不忘培養(yǎng)自己的藝術(shù)人文修養(yǎng)，團隊中有兩位同學(xué)會彈鋼琴，兩位同學(xué)酷愛手工制作和繪制藝術(shù)品。項目負(fù)責(zé)人有豐富的社會工作經(jīng)驗，組織能力強、責(zé)任感強。4） 項目經(jīng)歷：新型瀝青乳化降粘劑的合成研究項目開展情況：預(yù)期開發(fā)出對瀝青降粘效果好且乳液穩(wěn)定性理想的新型瀝青乳化降粘劑，項目仍在進行中，現(xiàn)已完成論文1篇。

三、項目研究內(nèi)容(主要研究內(nèi)容，重點和難點，研究思路和方法等)主要研究內(nèi)容本項目主要研究主要分為以下幾個方面：(1)在棉花預(yù)處理過程中，優(yōu)化處理條件，得到純度較高的纖維素，并使纖維素的降解程度降到最低；(2)利用超臨界二氧化碳對纖維素進行溶脹，考察各個條件對溶脹效果的影響；(3)將纖維素溶解，并將纖維素溶液應(yīng)用于膜的制備和纖維素乙?；磻?yīng)中。重點和難點本項目的重點與難點主要集中在以下幾個方面：項目研究的主要內(nèi)容及目標(biāo)預(yù)處理過程中，纖維素的聚合度的控制；項目研究的主要內(nèi)容及目標(biāo)超臨界二氧化碳對纖維素的溶脹效果；纖維素在溶劑體系中的溶解能力；反應(yīng)后纖維素取代度的控制。研究思路和方法本項目的研究思路和方法如下：棉花的預(yù)處理過程我們首先需要對棉花的組成進行分析。其次，對棉花預(yù)處理過程中各個步驟所使用的試劑的濃度、處理的時間、溫度等因素進行考察。最后，還要對處理后纖維素的純度、聚合度、各雜質(zhì)的含量進行分析，以便判斷最優(yōu)的預(yù)處理條件。超臨界二氧化碳對纖維素的溶脹過程對超臨界二氧化碳溶脹過程進行考察，通過SEM,XRD等分析手段對溶脹后纖維素進行表征，得到最優(yōu)的溶脹條件。纖維素的溶解過程選擇合適的纖維素溶劑，對其溶解纖維素的能力進行考察，研究溶解過程的溫度、時間等的影響，優(yōu)化最佳的溶解條件。纖維素的均相乙?；磻?yīng)在這部分，主要進行纖維素在均相體系中反應(yīng)條件的優(yōu)化，得到最優(yōu)的反應(yīng)時間、溫度、?；噭┯昧?、催化劑種類和用量等條件。

項目創(chuàng)新點本項目的創(chuàng)新點如下：棉花的預(yù)處理過程：低污染，低降解，高纖維素含量；采用超臨界一氧化碳對纖維素進行溶脹；加快纖維素在溶劑體系中的溶解速率；得到具有特定取代度的纖維素衍生物。四、項目進度安排項目進度安排(查閱資料、自主設(shè)計項目研究方案、實驗研究、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理與分析、研制開發(fā)、中期檢查、填寫結(jié)題表、撰寫研究論文和總結(jié)報告、參加結(jié)題答辯和成果推廣等)2013年6月-2013年7月進行相關(guān)文獻的查閱，討論制定項目研究方案；2013年8月-2013年10月進行棉花的預(yù)處理，并對得到的纖維素進行含量分析；進行超臨界一氧化碳對纖維素的溶脹實驗，對結(jié)果進行表征；2013年11月-2014年3月進行纖維素的溶解實驗，進行項目中期檢杳；2014年4月-2013年9月進行纖維素的乙?；瘜嶒?；2014年9月-2014年11月進行數(shù)據(jù)處理與分析，撰寫相關(guān)專利與學(xué)術(shù)論文；2014年11月-2014年12月進行結(jié)題報告的撰寫，參加結(jié)題答辯；

五、項目實施條件項目實施的條件和資源（依托的科研或教學(xué)實驗基地，實驗儀器設(shè)備的配置，圖書資料，實驗或?qū)嵺`場地等項目實施的條件）本項目已具備棉花的預(yù)處理過程、產(chǎn)物分析等條件，纖維素的溶液的制備條件，擁有超臨界一氧化碳溶脹實驗設(shè)備，可進行纖維素及纖維素產(chǎn)物的分離操作及膜的制備操作。表征所用到的SEM、TEM、XRD、FTIR和TGA等儀器可在分析測試中心有償使用。圖書資料等能夠在學(xué)校圖書館購買的數(shù)據(jù)庫中查閱下載。六、項目預(yù)期效果及成果形式項目預(yù)期成果及其形式亠0定寧釧封鑒撰們汀目訓(xùn)?部項桃剝館口吐wt仆時\純維合賽進臨寫到競材制撰得J棉用果備"對采結(jié)制櫛⑴⑵⑶結(jié)合專業(yè)學(xué)習(xí)的計劃匕匕課子再的與朋索分到料，0探高析資才-勺皋如分和口匙料、獻的厲彷r錄文己諾M關(guān)記閱自序昇相、査煉培?閱號會鍛k￡〃勺了勺衛(wèi)4K巷丁專意H仃律結(jié)辯-L厶「抄矢總宓匚2--1、、冃“?/」‘?/力勺好0橙銜±ef訛朋！|斤、S-目揚釵認(rèn)垢輛4^0、HK0「過生歷在，的力打通學(xué)經(jīng)。辦試能遙何大究足能測的深如們研不研和文國?我目補科究論出法曇項彌的旺和后想踐性來己驗壬口日的實合識自范報為造新綜知養(yǎng)成寫，深創(chuàng)的的培完撰流步J生識面，在己交一力學(xué)知方程會自行進能大#-理過也煉進有研次專物的們鍛授否科這外和驗我，教是、以學(xué)實法位{力本化次方各

七、項目經(jīng)費預(yù)算項目經(jīng)費使用計劃（包括大概支出科目（含配套經(jīng)費）、金額、計算根據(jù)及理由，如果別的經(jīng)費支持請說明）實驗階段，共需經(jīng)費10000元材料費用4500元，包括原料棉花、實驗藥品的購買，以及實驗用玻璃儀器的定制和購買；分析測試費用4900元，包括TEM、SEM、XRD、FTIR、TGA等分析測試。資料費600元，用于相關(guān)學(xué)習(xí)資料購買以及結(jié)題答辯資料的準(zhǔn)備；另擬申請一項專利專利費用5070元，包括專利代理費4000元，申請官費、實質(zhì)審查費1070元；支出科目金額（元）計算根據(jù)及理由材料費用4500原料棉花、實驗藥品的購買，以及實驗用玻璃儀器的定制和購買分析測試4900TEM、SEM、XRD、FTIR、TGA等分析測試資料費600相關(guān)學(xué)習(xí)資料購買以及結(jié)題答辯資料的準(zhǔn)備專利費用5070專利代理費4000元，申請費、實質(zhì)審查費1070元八、指導(dǎo)老師意見指導(dǎo)教師意見及指導(dǎo)計劃（指導(dǎo)教師指導(dǎo)項目實施的機會和安排，并從項目學(xué)科性、前沿性、可行性、研究性、可操作性和成效性加以評價）本項目以我國產(chǎn)量豐富的棉花作為原料，最終制得具有優(yōu)良性能的纖維素衍生物，選題具有前瞻性，可以解決我國能源、環(huán)保方面的問題，目標(biāo)產(chǎn)物具有廣泛的應(yīng)用前景。通過大量閱讀文獻和預(yù)實驗工作，打下了一定的理論和實踐基礎(chǔ)，實驗方案可行。課題如獲資助，我們將認(rèn)真進行指導(dǎo)，定期討論。嚴(yán)格遵守相關(guān)關(guān)規(guī)定，督促項目負(fù)責(zé)人和項目組成員按照規(guī)定及時報送有關(guān)材料。承諾保證項目的順利進行，承諾本項目研究內(nèi)容將不侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)。指導(dǎo)教師簽字：年月曰

九、審查意見答辯專家組意見日月年學(xué)院意見0S9章月蓋院年學(xué)長院副學(xué)教學(xué)校意見0S9章月蓋年簽人責(zé)負(fù)附：華東理工大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目承諾書為確?！按髮W(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目的順利實施，本項目承諾遵守以下條款要求：在項目實施的過程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，真正做到誠實守信，實事求是；項目經(jīng)費嚴(yán)格按學(xué)?！按髮W(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目管理的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，按照?？顚Ｓ迷瓌t，保證項目經(jīng)費的有效合理使用；接受學(xué)校及學(xué)院（系、部）對本項目的檢查與監(jiān)督；4．保證研究項目的有順進行，并按華東理工大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”項目管理辦法的要求，接受學(xué)校的中期檢查。按期完成研究項目并由負(fù)責(zé)人提交結(jié)題報告及有關(guān)研究成果、項