●前言
第1章 緒論 1
1.1 低共熔溶劑的概念及由來 1
1.2 低共熔溶劑分類 2
1.3 低共熔溶劑發展及應用 3
1.4 低共熔溶劑與生物質精煉 5
1.4.1 低共熔溶劑處理木質纖維 5
1.4.2 低共熔溶劑分離木質素 6
1.4.3 低共熔溶劑處理制備納米纖維素 6
1.5 本書的思路與內容 7
參考文獻 7
第2章 低共熔溶劑的制備及基本理化性質 10
2.1 背景概述 10
2.2 制備方法 10
2.3 物理化學性質指標 11
2.4 理論計算 12
2.5 不同低共熔溶劑的制備及性能分析 13
2.5.1 原材料和試劑 13
2.5.2 實驗儀器和設備 13
2.5.3 實驗方法 13
2.5.4 低共熔溶劑的初步篩選 15
2.5.5 氯化膽堿基低共熔溶劑的制備 17
2.5.6 Kamlet-Taft溶劑化顯色參數測定 18
2.5.7 木質原料“抗解聚屏障”模型物對低共熔溶劑的反應測試 18
2.5.8 木質組分模型物在低共熔溶劑中的溶解性測試 20
2.5.9 楊木原料在低共熔溶劑中的解聚測試 21
2.6 本章總結 22
參考文獻 22
第3章 雙組分低共熔溶劑結合微波超高效煉制生物質 25
3.1 背景概述 25
3.2 材料和方法 25
3.2.1 原材料和試劑 25
3.2.2 實驗儀器和設備 26
3.2.3 實驗方法 26
3.2.4 測試與分析方法 28
3.3 結構表征分析 29
3.3.1 不同加熱方式的影響 29
3.3.2 纖維素剩餘物和分離木質素的質量分數 30
3.3.3 低共熔溶劑對LCC結構和木質素結構的作用 30
3.4 分離產物的轉化利用基礎 40
3.4.1 微波低共熔溶劑提取木質素的自組裝特性 40
3.4.2 纖維素剩餘物的納米纖絲化 42
3.4.3 低共熔溶劑中糖組分分析 43
3.4.4 低共熔溶劑回收再利用 44
3.5 本章總結 45
參考文獻 45
第4章 三組分低共熔溶劑中生物質組分解離 48
4.1 背景概述 48
4.2 材料和方法 48
4.2.1 醚鍵解離能及氫鍵強度的理論計算方法 48
4.2.2 三組分低共熔溶劑預處理木質纖維 49
4.3 醚鍵解離能及氫鍵強度計算結果分析 49
4.4 三組分低共熔溶劑性質及對生物質的解構效率 52
4.4.1 合成低共熔溶劑的組分選擇 52
4.4.2 三組分低共熔溶劑的配比 54
4.4.3 三組分低共熔溶劑的化學官能團 54
4.4.4 三組分低共熔溶劑的氫鍵酸性和氫鍵接受能力 55
4.4.5 三組分低共熔溶劑的組分相互作用機理 57
4.4.6 三組分低共熔溶劑分離木質素的效率 58
4.4.7 三組分低共熔溶劑競爭木質素的氫鍵 60
4.4.8 三組分低共熔溶劑對木質素化學鍵的斷裂方式 62
4.4.9 三組分低共熔溶劑分離木質素的機理 65
4.5 本章總結 66
參考文獻 67
第5章 可調控低共熔溶劑中木質素模型物抑制縮合轉化機理 70
5.1 背景概述 70
5.2 材料和方法 71
5.2.1 材料 71
5.2.2 木質素模型物的制備方法 71
5.2.3 低共熔溶劑的制備 76
5.2.4 木質素模型物的轉化 76
5.2.5 柱層析色譜分離產物 77
5.2.6 表征與檢測 77
5.3 木質素模型物解聚轉化 78
5.3.1 木質素縮合問題和功能性低共熔溶劑的提出 78
5.3.2 抑制縮合低共熔溶劑中模型物反應初試 78
5.3.3 以縮醛產物6aa為主的模型物反應優化 81
5.3.4 以二醇產物4aa為主的模型物反應優化 84
5.4 轉化機制分析 97
5.5 本章總結 99
參考文獻 99
第6章 抑制縮合低共熔溶劑中木質纖維可控精煉 101
6.1 背景概述 101
6.2 材料和方法 101
6.2.1 原材料和試劑 101
6.2.2 實驗方法 101
6.3 表征檢測 103
6.3.1 核磁共振檢測 103
6.3.2 GC-MS檢測 103
6.3.3 GC-FID檢測 103
6.3.4 HPLC測試 103
6.4 結果與討論 104
6.4.1 木質素分離方法 104
6.4.2 木質素結構分析 108
6.4.3 回收低共熔溶劑的表征 109
6.4.4 抑制縮合木質素的催化氫解和酸解 111
6.4.5 纖維素剩餘物的組分含量 116
6.4.6 纖維素剩餘物的微觀形貌表征 117
6.4.7 纖維素剩餘物的酶解糖化處理 118
6.5 本章總結 119
參考文獻 120
第7章 二醇調控低共熔溶劑促進木質纖維全組分精煉 121
7.1 背景概述 121
7.2 材料和方法 122
7.2.1 二醇調控低共熔溶劑的配制 122
7.2.2 DES解離木質纖維 122
7.2.3 纖維素酶解處理 122
7.2.4 分離木質素的氫解轉化 123
7.2.5 半纖維素轉化組分的檢測 123
7.3 二醇調控低共熔溶劑的抑制縮合作用 123
7.3.1 解離後固含物組分分析 123
7.3.2 解離後木質素結構和抑制縮合機理分析 124
7.4 不同二醇調控低共熔溶劑解離後的固含物表征及轉化 125
7.4.1 解離固含物的組分含量分析 125
7.4.2 解離固含物的結構表征 125
7.4.3 解離固含物納米開纖化 127
7.4.4 固含物的酶解轉化 128
7.5 木質素結構解析及轉化 128
7.5.1 木質素表面顏色及得率 128
7.5.2 分餾木質素的二維核磁表征 129
7.5.3 木質素解聚轉化 131
7.6 半纖維素轉化產物檢測 132
7.7 本章總結 133
參考文獻 133
第8章 低共熔溶劑高效預處理生物質結合超聲制備納米纖維素 135
8.1 背景概述 135
8.2 材料和方法 135
8.2.1 原材料和試劑 135
8.2.2 實驗方法 136
8.3 結構表征分析 137
8.3.1 預處理後棉花纖維的形貌觀察 137
8.3.2 纖維素晶型及相對結晶度 137
8.3.3 傅裡葉變換紅外光譜檢測表面官能團 137
8.3.4 碳原子化學連接方式的13C核磁共振分析 138
8.3.5 纖維素聚合度、表面電位和電荷的測量 138
8.3.6 纖維素熱穩定性測量 138
8.3.7 溶液中羥甲基糠醛含量的測定 138
8.4 產物性能檢測 138
8.4.1 低共熔溶劑預處理制備楊木納米纖維素 138
8.4.2 不同生物質原料制備納米纖維素 139
8.4.3 超高含量棉花纖維制備納米纖維素 140
8.5 本章總結 149
參考文獻 149
第9章 水合低共熔溶劑預處理結合超聲規模化制備納米纖維素 151
9.1 背景概述 151
9.2 材料和方法 152
9.2.1 紙漿原料制備 152
9.2.2 水合低共熔溶劑處理紙漿原料 152
9.2.3 高頻超聲法制備納米纖維素 153
9.2.4 納米纖維素中試規模制備 153
9.3 結構表征分析 153
9.3.1 水合低共熔溶劑的分子動力學模擬 153
9.3.2 低共熔溶劑的溶劑化顯色參數 156
9.3.3 得率及組分含量 158
9.3.4 紅外光譜分析 159
9.4 產物性能檢測 160
9.4.1 晶型和結晶度檢測 160
9.4.2 熱穩定性分析 160
9.4.3 納米纖維素的形貌變化 161
9.4.4 掃描電鏡分析 165
9.4.5 規模化處理和制備納米纖維素 166
9.5 本章總結 167
參考文獻 168
第10章 水合金屬鹽類低共熔溶劑室溫溶解纖維素 170
10.1 背景概述 170
10.2 材料和方法 170
10.2.1 纖維素原料 170
10.2.2 低共熔溶劑的制備 171
10.2.3 低共熔溶劑溶解纖維素 171
10.2.4 密度泛函理論計算 171
10.2.5 溶劑的酸解離常數計算 171
10.2.6 溶劑化顯色參數測試 171
10.2.7 高效液相色譜分析 172
10.3 設計氫鍵分子剪刀溶劑 172
10.4 利用設計的低共熔溶劑室溫溶解纖維素 175
10.5 再生纖維素結構表征 178
10.6 溶劑的普適性與循環使用性檢驗 180
10.7 本章總結 181
參考文獻 182
需關注的問題 184

林木生物質精煉是國際前沿科學研究領域，也是“十四五”生物質科學和技術發展的重要方向之一。其目標是以林木生物質資源為對像，根據其結構和組分構效特點，通過化學、物理、機械、生物以及組合的方法來進行煉制，發展將纖維素、半纖維素和木質素定向轉化為高值化、功能性產物的精煉策略及科學方法。聚焦於此，本書以新型綠色的低共熔溶劑體繫為主線，介紹將林木生物質組分解聚分離並轉化為生物基納米材料、能源和化學品的研究成果。本書的內容較新，特點是以不同的研究實例為代表，對了解或開展相關研究具有很好的參考價值。本書可作為林業工程一級學科下林產化學加工工程、木材科學與技術、生物質能源與材料、生物質復合材料等方向的專業課程教材，也可供從事生物基材料、輕化工程、高分子科學、綠色溶劑等領域研究院所的科研和工程技術人員使用。