全球范围内的能源短缺、大气温室效应和石油供应紧张等问题促进了生物质精炼的研究。木质纤维素作为一种天然高分子材料，可再生，产量大，碳中性，成为石化原料替代品的最佳选择，是生物质精炼的重要原料。经过长期生物进化，木质纤维素本身形成复杂的结构，对各种化学、物理和生物作用表现出很强的顽抗性，其主要因素包括：木质素的存在及其三维立体结构；结构组成的异质性；纤维素分子的氢键网络结构；木素-碳水化合物复合体的生成等等。这些因素制约了生物质组分分离和高效转化，阻碍新型生物基功能材料设计的开发。

以绿色溶剂为基础的处理技术是克服木质纤维素结构顽抗性的重要方面，是保证生物质精炼绿色生产的核心。其中，离子液体具有不挥发、稳定性强和结构可设计等优点，能有效破坏木质纤维素结构的氢键网络，实现纤维素的溶解，并对木质素结构有强的亲和力。在此基础上，构建了以下技术体系：

(1)固体酸强化离子液体溶解纤维素技术。设计了固体酸/离子液体溶解纤维素体系，通过氢质子与氯离子强的协同效应，快速高效破坏纤维素的氢键网络，实现纤维素的温和溶解，显著降低了溶解温度和时间，提高了离子液体的溶解容量，同时固体酸和离子液体也易于回收和反复回用；

(2)氯化锂强化离子液体处理体系。针对水分子会显著降低离子液体溶解能力的弊端，提出了氯化锂强化离子液体处理技术，在保持溶解能力的基础上，离子液体体系含水量可高达25wt％，实现80％木质纤维素的溶解，且溶解体系黏度低，能适应大尺寸木片，减少备料机械能耗；

(3)离子液体温和处理改善纸浆性能。离子液体温和处理能选择性作用于纤维素无定形区，充分润胀纤维，相应提出了离子液体预处理打浆技术，可显著降低打浆能耗，减少打浆过程中纤维的切断，提高纤维润胀，进而改善纸浆物理强度，离子液体温和处理也可改善废纸浆脱墨效率，减少废纸纤维角质化；

(4)选择性脱木素技术。在保持纤维素的前提下，离子液体水溶液(水分<6％)温和处理可选择性抽提未漂硫酸盐浆的残余木素和木素-碳水化合物复合体，改善化学浆的漂白，减轻漂白废水污染负荷，氧气/离子液体处理可选择性抽提分离木材中的木质素，木片的酶解性能得到改善，糖化效率显著增强。

在纤维素分离基础上，项目构建了纤维素功能材料。纤维素分子量含有大量羟基，这为其改性和功能化材料构建提供了前提。以三氧化硫吡啶为磺化剂，制备了高取代度的磺化纤维素。磺化纤维素可作为吸附材料，能高效吸附废水中的重金属离子，吸附量大，浓度适应范围宽，并对不同重金属离子表现出选择性吸附，为重金属富集和分类利用提供了新的途径。纤维素在阳离子化过程中，超声处理可显著提高羟基的反应活性，以2，3-环氧丙基三甲基氯化铵为阳离子化试剂制备了高阳离子化度的纤维素。该项目拓宽了生物质绿色加工的技术途径，构建了新型纤维功能材料，可丰富生物质精炼的理论技术体系。

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