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我校师生在《GreenC秒速赛车:hemistry》发表研究论

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02
May
2018

  我校师生在《GreenC秒速赛车:hemistry》发表研究论文近日,国际著名期刊《Green Chemistry》在线发表了我校材料科学与工程学院(生物质材料科学与技术教育部重点实验室)于海鹏教授课题组的最新研究成果 “Multiple hydrogen bond coordination in three-constituent deep eutectic solvent enhances lignin fractionation from biomass”。该成果围绕生物质资源绿色和高效的炼制策略,针对林木多尺度结构和复杂组分所形成的“解聚屏障”问题,深入探索了溶剂体系与生物质解聚的物理化学构效机理,以具有氢键缔合特性的低共熔溶剂(DES)有效打破“木质素—碳水化合物复合体(LCC)”为切入点,提出了酸性多位点受氢的思路,设计出可高效分离木质素的三元DES体系。秒速赛车开奖直播

  论文第一作者、我校2017级博士研究生夏芹芹介绍,研究以氯化胆碱和丙三醇为对象,采用密度泛函理论(DFT)及Kamlet-Taft溶剂化显色参数探索了氯化胆碱和丙三醇的分子几何构型、电子结构、氢键类型及强度、氢键酸性及受体能力,发现氯化胆碱/丙三醇DES中阴离子氢键和阳离子氢键作用使Cl-的受氢位点被“围困”,导致夺氢能力变弱;溶剂氢原子离域变小,氢键酸性变弱(α=0.77),缺乏有效的活性氢质子和酸位点,导致该体系无法有效破解LCC结构和溶解木质素。基于以上分析,作者提出利用AlCl3•6H2O的Lewis 酸性和多位点特性解救被“围困”的Cl-并构筑活性酸位点的策略,增强了溶剂分子对LCC结构中羟基靶位的竞争能力和亲密性。新溶剂具有极高的氢键酸度值(1.99)和显著提升的氢键接受能力(0.68)。经DFT计算、核磁测试等证明,该溶剂可与木质素单元结构形成强的氢键作用,有效断裂其内部的化学键如芳基醚键,由此木质素的分离效率可从3.61% 提高到95.46%,纯度达到94%。论文研究表明,通过量子化学计算可以深度解析DES的分子构效和溶剂化能力,并可揭示其在生物质处理时的失效原因,从而为溶剂的提质和增效提供解决方案。新型溶剂体系的可设计性强、制备简单、成本低廉、溶剂力强等优势,适合取代高成本、高毒害、高危险性、非绿色类型的溶剂,用于生物质组分高效分离与清洁再利用。这种策略也可为新型溶剂的设计提供理论参考,激发对生物质高效炼制和可控转化的研究热潮。

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