1離子液體溶解和處理纖維素制備新材料課件

離子液體溶解和處理纖維素制備新材料報(bào)告人：馬懷軍導(dǎo)師：林勵(lì)吾院士田志堅(jiān)研究員

2005.10SeminarII離子液體溶解和處理纖維素制備新材料報(bào)告人：馬懷軍2005.11提綱前言纖維素的介紹離子液的介紹纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中溶解后在催化中的應(yīng)用離子液的回收引用文獻(xiàn)提綱前言2前言石化原料的不可再生性以及國(guó)際原油價(jià)格的不斷飆升，加之綠色化學(xué)的要求，同時(shí)人們對(duì)運(yùn)輸燃料的需求越來(lái)越大，使得許多國(guó)際能源機(jī)構(gòu)成員國(guó)已采取或正在制定未來(lái)更多地使用運(yùn)輸用生物燃料的政策。預(yù)計(jì)到2020年，用甘蔗生產(chǎn)的生物燃料可取代世界10%的汽油和3%的柴油。有些國(guó)家正在進(jìn)行利用蔗糖、玉米轉(zhuǎn)化為生物燃料的研究。同時(shí)美國(guó)等一些國(guó)家正在研究新的轉(zhuǎn)化技術(shù)：一是將纖維素轉(zhuǎn)化為糖，然后將糖轉(zhuǎn)化為乙醇；二是用氣化和熱化學(xué)方法轉(zhuǎn)化生物質(zhì)。纖維素的特點(diǎn)：潔凈、大量、惰性、無(wú)毒、可再生性、生物可降解、不會(huì)占用糧食生產(chǎn)。在許多國(guó)家，大量的作物和廢品可以得到使用而不用減少糧食作物的生產(chǎn)，用過(guò)剩的纖維素而不是用玉米或蔗糖，更不是用化石燃料作為原料轉(zhuǎn)化為乙醇。使用這種新方法，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中幾乎不需要投入化石能源。但是，需要先進(jìn)的轉(zhuǎn)化技術(shù)將纖維素有效地轉(zhuǎn)化成乙醇和其它燃料，如合成柴油、天然氣或效益成本比高的氫。國(guó)際能源組織的成員國(guó)家正在研究這兩大領(lǐng)域。前言石化原料的不可再生性以及國(guó)際原油價(jià)格的不斷飆升，加3纖維素廣泛存在的氫鍵是影響纖維素溶解的最重要因素纖維素廣泛存在的氫鍵是影響纖維素溶解的最重要因素4離子液離子液體是指熔點(diǎn)在室溫附近（一般低于373K）的低溫熔融鹽離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成的離子型化合物陽(yáng)離子有四類：烷基季銨離子[NRxH4-x]+、烷基季膦離子[PRxH4-x]、1、3-二烷基取代的咪唑離子[R1R3im]+和烷基取代的嘧啶離子[Rpy]+。陰離子有兩類：鹵離子和BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)N-、C3F7COO-、C4F9SO3-等。離子液體的特性：低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)；熱穩(wěn)定性高；低蒸氣壓；寬電化學(xué)窗口；極性、溶解性能可調(diào)；酸堿性可調(diào)R2=methylR1=ethyl,emimClR1=propyl,pmimClR1=butyl,bmimClR1=amyl,C5mimCl離子液離子液體是指熔點(diǎn)在室溫附近（一般低于373K）的低溫熔5纖維素在離子液中的溶解傳統(tǒng)的溶劑：CS2、NMNO、DMAc/LiCl、H3PO4等，但是不夠綠色。1934年，Graenecher提出熔融的N-乙基氯化嘧啶可以用來(lái)溶解纖維素。近幾年，RobinD.Rogers小組成功地篩選了合適的離子液，能夠有效的溶解纖維素，并且很好的開(kāi)展了后續(xù)的應(yīng)用工作。榮獲2005年美國(guó)綠色化學(xué)總統(tǒng)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。綠色化學(xué)的兩項(xiàng)原理：開(kāi)發(fā)環(huán)境友好溶劑、采用生物可再生原料制備新材料國(guó)內(nèi)，北京化學(xué)所、北京航空航天大學(xué)進(jìn)行了相關(guān)的研究RobinD.Rogers纖維素在離子液中的溶解傳統(tǒng)的溶劑：CS2、NMNO、6纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中的溶解7

纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中的溶解8纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中的溶解9纖維素在離子液中的溶解直接制備成纖維素的膜、棒或小球；通過(guò)特殊的離子液溶解-再生處理程序固載生物酶作為催化劑；在離子液中徹底水解得到葡萄糖、乳酸等作為化工原料。纖維素在離子液中的溶解直接制備成纖維素的膜、棒或小球；10處理前和再生后的纖維素的SEM處理前再生后處理前和再生后的纖維素的SEM處理前再生后11處理前和再生后的纖維素的SEM處理前和再生后的纖維素的SEM12纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體13纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體14纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體15纖維素在離子液中的水解RobinD。Rogers小組開(kāi)展了這方面的工作，在離子業(yè)中利用纖維素水解酶能夠得到完全的水解，但是還沒(méi)有發(fā)表。Thankyouforyournicenote.Cellulosecanindeedbedecomposedinacontrolledmanner,ifthatisthegoal.Wehaveapplicationsbothfornobreakdownandwithbreakdown.Wehavenotpublishedtheseresultsyet.纖維素在離子液中的水解RobinD。Rogers小組開(kāi)展16離子液的回收鹽析法減壓蒸餾（旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀）離子液的回收鹽析法減壓蒸餾（旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀）17引用文獻(xiàn)1.TurnerM.B.,SpearS.K.,HuddlestonJ.G.,HokbreyJ.D.andRogersR.D.GreenChem.2003,5(4):443-4472.TurnerM.B.,SpearS.K.,HuddlestonJ.G.,HokbreyJ.D.andRogersR.D.Biomacromolecules2004,5(4):1379-13843.MoulthropJ.S.,SwatloskiR.P.,MoynaG..andRogersR.D.Chem.Commun.2005,(12):1557-15594.TurnerM.B.,SpearS.K.,HuddlestonJ.G.,HokbreyJ.D.,DalyD.T.andRogersR.D.Biomacromolecules2005,6(6):2497-25025.BoerstoelH.,MaatmanH.,WesterinkJ.B.andKoendersB.M.Polymer200142:7371-73796.SwatloskiR.P.,SpearS.K.,HokbreyJ.D.andRogersR.D.J.Am.Chem.Soc.2002,124,4974-49757.ZhangH.,WuJ.,ZhangJ.,etal.Macromolecules200538(20):8272-82778.WuJ.,ZhangJ.,ZhangH.,etal.Biomacromolecules20045(2):266-2689．閔恩澤石油學(xué)報(bào)200521（3）：25-2810.盧澤湘，袁霞，吳劍，王良芥，羅和安化學(xué)世界2005（3）：148-15011．李春雷，周永昌安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)22（1）：25-29引用文獻(xiàn)1.TurnerM.B.,SpearS.K.,18引用文獻(xiàn)12.VasudervanV.N.,RajenderS.V.TetrahedronLett.200243:5381-538313.PierreBonh?te,Ana-PaulaDias,NicholasPapageorgiou,KuppuswamyKalyanasundaram,andMichaelGr?tzelInorg.Chem.199635:1168-117814.WeltonT.Chem.Rev.1999,99:2071-208315.ZhangH,WuJ,ZhangJ,etal.Macromolecules200538(20):8272-8277引用文獻(xiàn)12.VasudervanV.N.,Raje19謝謝謝謝20離子液體溶解和處理纖維素制備新材料報(bào)告人：馬懷軍導(dǎo)師：林勵(lì)吾院士田志堅(jiān)研究員

2005.10SeminarII離子液體溶解和處理纖維素制備新材料報(bào)告人：馬懷軍2005.121提綱前言纖維素的介紹離子液的介紹纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中溶解后在催化中的應(yīng)用離子液的回收引用文獻(xiàn)提綱前言22前言石化原料的不可再生性以及國(guó)際原油價(jià)格的不斷飆升，加之綠色化學(xué)的要求，同時(shí)人們對(duì)運(yùn)輸燃料的需求越來(lái)越大，使得許多國(guó)際能源機(jī)構(gòu)成員國(guó)已采取或正在制定未來(lái)更多地使用運(yùn)輸用生物燃料的政策。預(yù)計(jì)到2020年，用甘蔗生產(chǎn)的生物燃料可取代世界10%的汽油和3%的柴油。有些國(guó)家正在進(jìn)行利用蔗糖、玉米轉(zhuǎn)化為生物燃料的研究。同時(shí)美國(guó)等一些國(guó)家正在研究新的轉(zhuǎn)化技術(shù)：一是將纖維素轉(zhuǎn)化為糖，然后將糖轉(zhuǎn)化為乙醇；二是用氣化和熱化學(xué)方法轉(zhuǎn)化生物質(zhì)。纖維素的特點(diǎn)：潔凈、大量、惰性、無(wú)毒、可再生性、生物可降解、不會(huì)占用糧食生產(chǎn)。在許多國(guó)家，大量的作物和廢品可以得到使用而不用減少糧食作物的生產(chǎn)，用過(guò)剩的纖維素而不是用玉米或蔗糖，更不是用化石燃料作為原料轉(zhuǎn)化為乙醇。使用這種新方法，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中幾乎不需要投入化石能源。但是，需要先進(jìn)的轉(zhuǎn)化技術(shù)將纖維素有效地轉(zhuǎn)化成乙醇和其它燃料，如合成柴油、天然氣或效益成本比高的氫。國(guó)際能源組織的成員國(guó)家正在研究這兩大領(lǐng)域。前言石化原料的不可再生性以及國(guó)際原油價(jià)格的不斷飆升，加23纖維素廣泛存在的氫鍵是影響纖維素溶解的最重要因素纖維素廣泛存在的氫鍵是影響纖維素溶解的最重要因素24離子液離子液體是指熔點(diǎn)在室溫附近（一般低于373K）的低溫熔融鹽離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成的離子型化合物陽(yáng)離子有四類：烷基季銨離子[NRxH4-x]+、烷基季膦離子[PRxH4-x]、1、3-二烷基取代的咪唑離子[R1R3im]+和烷基取代的嘧啶離子[Rpy]+。陰離子有兩類：鹵離子和BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)N-、C3F7COO-、C4F9SO3-等。離子液體的特性：低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)；熱穩(wěn)定性高；低蒸氣壓；寬電化學(xué)窗口；極性、溶解性能可調(diào)；酸堿性可調(diào)R2=methylR1=ethyl,emimClR1=propyl,pmimClR1=butyl,bmimClR1=amyl,C5mimCl離子液離子液體是指熔點(diǎn)在室溫附近（一般低于373K）的低溫熔25纖維素在離子液中的溶解傳統(tǒng)的溶劑：CS2、NMNO、DMAc/LiCl、H3PO4等，但是不夠綠色。1934年，Graenecher提出熔融的N-乙基氯化嘧啶可以用來(lái)溶解纖維素。近幾年，RobinD.Rogers小組成功地篩選了合適的離子液，能夠有效的溶解纖維素，并且很好的開(kāi)展了后續(xù)的應(yīng)用工作。榮獲2005年美國(guó)綠色化學(xué)總統(tǒng)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。綠色化學(xué)的兩項(xiàng)原理：開(kāi)發(fā)環(huán)境友好溶劑、采用生物可再生原料制備新材料國(guó)內(nèi)，北京化學(xué)所、北京航空航天大學(xué)進(jìn)行了相關(guān)的研究RobinD.Rogers纖維素在離子液中的溶解傳統(tǒng)的溶劑：CS2、NMNO、26纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中的溶解27

纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中的溶解28纖維素在離子液中的溶解纖維素在離子液中的溶解29纖維素在離子液中的溶解直接制備成纖維素的膜、棒或小球；通過(guò)特殊的離子液溶解-再生處理程序固載生物酶作為催化劑；在離子液中徹底水解得到葡萄糖、乳酸等作為化工原料。纖維素在離子液中的溶解直接制備成纖維素的膜、棒或小球；30處理前和再生后的纖維素的SEM處理前再生后處理前和再生后的纖維素的SEM處理前再生后31處理前和再生后的纖維素的SEM處理前和再生后的纖維素的SEM32纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體33纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體34纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體纖維素經(jīng)離子液溶解-再生后作為生物酶的載體35纖維素在離子液中的水解RobinD。Rogers小組開(kāi)展了這方面的工作，在離子業(yè)中利用纖維素水解酶能夠得到完全的水解，但是還沒(méi)有發(fā)表。Thankyouforyournicenote.Cellulosecanindeedbedecomposedinacontrolledmanner,ifthatisthegoal.Wehaveapplicationsbothfornobreakdownandwithbreakdown.Wehavenotpublishedtheseresultsyet.纖維素在離子液中的水解RobinD。Rogers小組開(kāi)展36離子液的回收鹽析法減壓蒸餾（旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀）離子液的回收鹽析法減壓蒸餾（旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀）37引用文獻(xiàn)1.TurnerM.B.,SpearS.K.,HuddlestonJ.G.,HokbreyJ.D.andRogersR.D.GreenChem.2003,5(4):443-4472.TurnerM.B.,SpearS.K.,HuddlestonJ.G.,HokbreyJ.D.andRogersR.D.Biomacromolecules2004,5(4):1379-13843.MoulthropJ.S.,SwatloskiR.P.,MoynaG..andRogersR.D.Chem.Commun.2005,(12):1557-15594.TurnerM.B.,SpearS.K.,HuddlestonJ.G.,HokbreyJ.D.,DalyD.T.andRogersR.D.Biomacromolecules2005,6(6):2497-25025.BoerstoelH.,MaatmanH.,WesterinkJ.B.andKoendersB.M.Polymer200142:7371-73796.SwatloskiR.P.,SpearS.K.,HokbreyJ.D.andRogersR.D.J.Am.Ch