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功能化离子液体作为溶剂和催化剂在生物高分子中的应用

作　者: 马浩
导　师: 李毅群
学　校: 暨南大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 功能化离子液体纤维素丝素蛋白壳聚糖果糖
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

功能化离子液体是指在阴阳离子中引入一个或多个官能团或离子液体阴阳离子本身具有特定的结构而赋予或使得离子液体具有某种特殊功能或特性。功能化离子液体作为离子液体的一个重要分支,充分利用了离子液体的“可设计性”,针对特定的应用目的或实际需要而合成的,比传统离子液体具有更高选择性和实用性。羟基功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐([HeMIM]C1)与氯功能化离子液体氯化1-(2-氯乙基)-3-甲基咪唑盐([CeMIM]C1)是两种结构较为简单的功能化离子液体。本文研究了氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐作为纤维素的溶剂在纤维素复合材料中的应用,研究了氯化1-(2-氯乙基)-3-甲基咪唑盐作为溶剂溶解丝素蛋白的性能,并进一步研究了该离子液体作为催化剂在纤维素这类生物质中应用。具体研究内容如下：一,以羟基功能化离子液体[HeMIM]C1为纤维素的非衍生化溶剂溶解碱化纤维素,并以此为基础制备了纤维素/壳聚糖复合材料,纤维素水凝胶,全纤维素复合材料。并研究这几种材料的相关性能。通过研究发现功能化离子液体能有效的溶解碱化纤维素,不能有效溶解原纤维素,该离子液体的这一特性为制备全纤维素复合材料提供了可能。通过该方法制备的材料有望成为潜在的医用材料；二,研究了氯功能化离子液体[CeMIM]C1作为溶剂对脱胶蚕丝的溶解性能。结果发现,该离子液体是丝素蛋白的优良溶剂,能有效的溶解脱胶蚕丝。为丝素蛋白的进一步应用提供了另一有效的途经；三,研究了氯功能化离子液体[CeMIM]C1作为溶剂和催化剂在催化转化果糖和纤维素为5-羟甲基糠醛的应用。结果发现,该离子液体能在较温和的条件下催化转化果糖为5-羟甲基糠醛,而不能有效的催化转化纤维素为5-羟甲基糠醛。这一新奇的发现为生物质的转化利用技术提供了新的方法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-22
  1.1 绿色化学与离子液体  9-11
    1.1.1 绿色化学  9
    1.1.2 离子液体  9-10
    1.1.3 功能化离子液体  10-11
  1.2 离子液体在生物高分子中的应用  11-13
    1.2.1 离子液体做为溶剂在生物高分子中的应用  12-13
    1.2.2 离子液体在纤维素降解中的应用  13
  1.3 选题思路和意义  13-14
  参考文献  14-22
第二章纤维素/壳聚糖复合材料的制备  22-29
  2.1 研究背景  22
  2.2 实验部分  22-23
    2.2.1 主要仪器及试剂  22
    2.2.2 功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐的合成  22-23
    2.2.3 纤维素活化  23
    2.2.4 再生纤维素/壳聚糖复合膜的制备  23
  2.3 结果与讨论  23-27
    2.3.1 纤维素和壳聚糖比例对复合膜的成膜影响  23-24
    2.3.2 红外光谱分析  24-25
    2.3.3 X射线衍射分析  25
    2.3.4 热重分析  25-26
    2.3.5 数码图片和扫描电镜分析  26-27
  2.4 结论  27
  参考文献  27-29
第三章全纤维素(ALL-CELLULOSE)复合材料的制备  29-48
  第一节纤维素水凝胶的制备  29-36
    3.1.1 研究背景  29
    3.1.2 实验部分  29-30
    3.1.3 结果与讨论  30-34
    3.1.4 结论  34
    参考文献  34-36
  第二节全纤维素复合材料的制备  36-48
    3.2.1 研究背景  36
    3.2.2 实验部分  36-38
    3.2.3 结果与讨论  38-45
    3.2.4 结论  45
    参考文献  45-48
第四章氯功能化离子液体[CEMIM]CL对丝素蛋白的溶解性能  48-56
  4.1 研究背景  48
  4.2 实验部分  48-50
    4.2.1 主要仪器及试剂  48-49
    4.2.2 功能化离子液体氯化1-(2-氯乙基)-3-甲基咪唑盐的合成  49
    4.2.3 丝素蛋白脱胶  49
    4.2.4 丝素蛋白溶解及再生实验  49-50
  4.3 结果与讨论  50-54
    4.3.1 温度对[CeMIM]Cl溶解脱胶蚕丝能力的影响  50
    4.3.2 X衍射结果分析  50-51
    4.3.3 红外结果分析  51
    4.3.4 热重结果分析  51-52
    4.3.5 扫描电镜分析  52-53
    4.3.6 离子液体溶解对丝素蛋白的溶解性能及机理分析  53-54
  4.4 结论  54
  参考文献  54-56
第五章氯功能化离子液体[CEMIM]CL催化转化果糖为HMF  56-67
  5.1 引言  56-57
  5.2 实验部分  57-59
    5.2.1 主要仪器及试剂  57
    5.2.2 离子液体的制备与表征  57-58
    5.2.3 催化转化果糖为5-HMF  58-59
  5.3 结果与讨论  59-63
    5.3.1 催化体系中水含量分析  59-60
    5.3.2 反应温度分析  60
    5.3.3 反应时间分析  60-61
    5.3.4 底物量的分析  61-62
    5.3.5 催化体系的重复利用率分析  62
    5.3.6 阴阳离子对催化刹催化能力的影响分析  62-63
  5.4 结论  63
  参考文献  63-67
第六章氯功能化离子液体[CEMIM]CL对微晶纤维素的裂解性能  67-74
  6.1 引言  67
  6.2 实验部分  67-68
    6.2.1 主要仪器及试剂  68
    6.2.2 功能化离子液体的制备  68
    6.2.3 催化降解纤维素  68
  6.3 结果与讨论  68-72
    6.3.1 以功能化离子为溶剂和催化剂降解纤维素  68-69
    6.3.2 以功能化离子为催化剂降解纤维素  69-72
  6.4 结论  72
  参考文献  72-74
第七章全文总结与展望  74-75
  7.1 总结  74
  7.2 展望  74-75
附录1:攻读硕士研究生期间发表论文情况  75-76
附录2:部分附图  76-82
致谢  82

功能化离子液体作为溶剂和催化剂在生物高分子中的应用

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