木质素脱甲基化改性及其结构表征开题报告

1. 研究目的与意义

我国石油资源十分短缺，已探明的原油、天然气储量仅占世界储量的2.4%和1.2%，人均石油资源为世界平均值的17.1%，人均天然气资源为世界平均值的13.2%，石油安全和能源安全的问题将越来越突出，成为制约我国经济发展的障碍。我国生物质资源丰富，利用荒山荒地发展能源植物，其生物质生产潜力达50 亿吨（干重）以上，大约相当于25 亿吨标准煤，为我国目前一次能源总消耗量的2倍左右。然而目前我国生物质转化制备能源与材料仅占一次能源消费的0.5%左右，与世界发达国家相比有很大差距。因此，加快我国农林生物质转化的前沿技术研究，开发生物质能源与材料产品，已成为我国能源多元化的战略选择。

木质素主要存在于大部分陆地植物裸子植物（针叶树类）和被子植物（阔叶树类和草本类植物）的细胞壁中，是一种以碳碳键和醚键随机聚合、无定形、带芳香环的网状聚合物。在植物中木质素与纤维素、半纤维素相互渗透，形成交互贯通的三维网状结构，其中木质素可以增加植物体的机械强度，起到支撑植物高大躯干的作用，是自然界含量仅次于纤维素的一类天然有机高分子聚合物，但相对于纤维素结构，木质素具有化学结构复杂性、大分子多分散性以及物理化学性质不均一性的特点。从而使这种产量巨大、可再生、可生物降解的天然有机高分子化合物至今尚未得到充分有效的应用。目前可用于工业原料的木质素主要是造纸工业的副产品（即制浆废液的回收产品），其中仅有百分之一用作水溶性木质素磺酸盐这种初级工业品，其余绝大部分仅仅作为燃料被烧掉，而且木质素的热值较低（只有27 MJ/kg），并且燃烧之前需要预先进行脱水工作，因此，燃烧木质素作为能量的来源并不是一个木质素高附加值利用的有效途径。

2. 国内外研究现状分析

国内外进行了大量的木质素改性方法研究，主要有脱甲基化、酚化和羟甲基化。

木质素苯环c-4连接酚羟基，愈疮木基的c-3位和紫丁香基苯丙烷的c-3和c-5位连接甲氧基，如果将甲氧基转变成羟基，则形成的儿茶酚结构活性大大提高。

如安鑫楠、武书彬和国婷等用硫或硫磺在高温高压反应釜中进行木质素脱甲基化反应；美国专利4,250,088报道了一种不破坏木质素骨架的脱甲基方法：在180-250℃下，木质素在过量氨基氯化氢盐中反应，在得到脱甲基木质素的同时，木质素本身也发生降解，使其反应位点大大增加。

3. 研究的基本内容与计划

第1~2周 纯化木质素

第3~4周 测纯化的木质素和未纯化的木质素的特性，特性有灰分，糖分，水分，羟值

第5~6周 木质素模型物的制备

4. 研究创新点

1，木质素本身是高分子混合物，此方法，纯化木质素能有效降低分子量，提高利用效率。

2，对木质素进行脱甲基化改性,以增加木质素反应位点，同时降低了木质素空间位阻，提高其的反应活性，以期增加木质素在高附加值产品的利用率，为木质素的加工和利用提供一定的理论依据。