离子液体溶解和处理纤维素制备新材料

1、离子液体溶解和处理纤维素制备新材料,报告人：马怀军 导 师：林励吾 院士 田志坚 研究员,2005.10,Seminar II,提纲,前言 纤维素的介绍 离子液的介绍 纤维素在离子液中的溶解 纤维素在离子液中溶解后在催化中的应用 离子液的回收 引用文献,前言,石化原料的不可再生性以及国际原油价格的不断飙升，加之绿色化学的要求，同时 人们对运输燃料的需求越来越大，使得许多国际能源机构成员国已采取或正在制定未来 更多地使用运输用生物燃料的政策。预计到 2020年，用甘蔗生产的生物燃料可取代世 界10%的汽油和3%的柴油。有些国家正在进行利用蔗糖、玉米转化为生物燃料的研究。 同时美国等一些国家正在研

2、究新的转化技术：一是将纤维素转化为糖，然后将糖转化为 乙醇；二是用气化和热化学方法转化生物质。 纤维素的特点：洁净、大量、惰性、无毒、可再生性、生物可降解、不会 占用粮食生产。 在许多国家，大量的作物和废品可以得到使用而不用减少粮食作物的生产，用过剩 的纤维素而不是用玉米或蔗糖，更不是用化石燃料作为原料转化为乙醇。使用这种新方 法，在转化过程中几乎不需要投入化石能源。但是，需要先进的转化技术将纤维素有效 地转化成乙醇和其它燃料，如合成柴油、天然气或效益成本比高的氢。国际能源组织的 成员国家正在研究这两大领域。,纤维素,广泛存在的氢键是影响纤维素溶解的最重要因素,离子液,离子液体是指熔点在室温附

3、近（一般低于373K）的低温熔融盐 离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成的离子型化合物 阳离子有四类：烷基季铵离子NRxH4-x+、烷基季膦离子PRxH4-x、1、3-二烷 基取代的咪唑离子R1R3im+和烷基取代的嘧啶离子Rpy+。 阴离子有两类：卤离子和BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)N-、C3F7COO-、 C4F9 SO3-等。,离子液体的特性： 低熔点、高沸点；热稳定性高；低蒸气压；宽电化学窗口；极性、 溶解性能可调；酸碱性可调,R2=methyl R1=ethyl, emimCl R1=propyl, pmimCl R1=butyl, bmimCl R1=am

4、yl, C5mimCl,纤维素在离子液中的溶解,传统的溶剂：CS2、NMNO、DMAc/LiCl、H3PO4等，但是不够绿色。 1934年，Graenecher提出熔融的N-乙基氯化嘧啶可以用来溶解纤维素。 近几年，Robin D. Rogers小组成功地筛选了合适的离子液，能够有效的溶解纤维素，并且很好的开展了后续的应用工作。荣获2005年美国绿色化学总统挑战奖学术奖。 绿色化学的两项原理：开发环境友好溶剂、采用生物可再生原料制备新材料 国内，北京化学所、北京航空航天大学进行了相关的研究,Robin D. Rogers,纤维素在离子液中的溶解,纤维素在离子液中的溶解,纤维素在离子液中的溶解,

5、纤维素在离子液中的溶解,直接制备成纤维素的膜、棒或小球； 通过特殊的离子液溶解-再生处理程序固载生物酶作为催化剂； 在离子液中彻底水解得到葡萄糖、乳酸等作为化工原料。,处理前和再生后的纤维素的SEM,处理前,再生后,处理前和再生后的纤维素的SEM,纤维素经离子液溶解-再生后作为生物酶的载体,纤维素经离子液溶解-再生后作为生物酶的载体,纤维素经离子液溶解-再生后作为生物酶的载体,纤维素在离子液中的水解,Robin D。 Rogers小组开展了这方面的工作，在离子业中利用 纤维素水解酶能够 得到完全的水解，但是还没有发表。 Thank you for your nice note. Cellulo

6、se can indeed be decomposed in a controlled manner, if that is the goal. We have applications both for no breakdown and with breakdown. We have not published these results yet.,离子液的回收,盐析法,减压蒸馏（旋转蒸发仪）,引用文献,1.Turner M.B., Spear S.K., Huddleston J.G., Hokbrey J.D. and Rogers R.D. Green Chem.2003, 5(4):

7、 443-447 2.Turner M.B., Spear S.K., Huddleston J.G., Hokbrey J.D. and Rogers R.D. Biomacromolecules 2004, 5(4): 1379-1384 3.Moulthrop J.S., Swatloski R.P., Moyna G. and Rogers R.D. Chem. Commun. 2005, (12):1557-1559 4.Turner M.B., Spear S.K., Huddleston J.G., Hokbrey J.D., Daly D.T. and Rogers R.D.

8、Biomacromolecules 2005, 6(6): 2497-2502 5.Boerstoel H., Maatman H., Westerink J. B. and Koenders B. M. Polymer 2001 42: 7371-7379 6.Swatloski R.P., Spear S.K., Hokbrey J.D. and Rogers R.D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4974-4975 7.Zhang H., Wu J., Zhang J., et al. Macromolecules 2005 38 (20): 8272-82

9、77 8.Wu J., Zhang J., Zhang H., et al. Biomacromolecules 2004 5 (2): 266-268 9闵恩泽 石油学报 2005 21（3）：25-28 10.卢泽湘， 袁霞， 吴剑， 王良芥，罗和安 化学世界 2005 （3）：148-150 11李春雷， 周永昌 安徽工业大学学报 22（1）：25-29,引用文献,12. Vasudervan V. N., Rajender S.V. Tetrahedron Lett. 2002 43: 5381-5383 13. Pierre Bonhte, Ana-Paula Dias, Nicholas Papageorgiou, Kuppuswamy Kalyanasundaram, and Michael Grtzel Inorg. Ch