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【北京市重点实验室】林木生物质化学北京市重点实验室

来源: 李南岍        作者: 孙润仓        浏览次数:     发表时间:2013-03-08

林木生物质化学北京市重点实验室

       林木生物质化学北京市重点实验室成立于2012年5月,其研究方向主要包括以下5个方面:

方向一:生物质超微结构的分子解译

        研究生物质组分纤维素β-1,4苷键结合的葡萄糖单元的C-2、C-3、C-6位上羟基、半纤维素β-1,4苷键结合的木聚糖的C-2和C-3位上的羟基和木质素苯丙烷单元C-4或α-、β-、γ-位的酚羟基或脂肪族羟基的相互结合键类型;研究生物质组分纤维素、半纤维素和木质素在细胞壁的空间分布位置及不同部位的差异性;研究纤维素、半纤维素和木质素存在的空间构型及结构特征。

方向二:生物质化学组分清洁分离机制和结构表征

        不同介质环境下木质素、纤维素和半纤维素分子内结合键作用相互影响与调控机制,生物质组分分子的清洁温和分离途径,木质素、纤维素和半纤维素在不同反应系统分离后的结构与化学表征,分离组分在氢键力、静电力、离子键力等体系中的介观行为与绿色组装等。探讨氧基分离(H2O2/OH-)、低压爆破、有机溶剂和离子液体等分离新方法及其组合方法,将生物质组分清洁地分离,获得高反应活性的纤维素、木质素和半纤维素。

方向三:生物质定向降解转化及产品谱系研究

       预处理过程中纤维原料的物料衡算和能效计算,通过对反应产物结构鉴定和定量研究,揭示预处理作用机理,建立纤维原料预处理反应动力学模型,进行纤维乙醇SSF和SHF耦合过程同步表征基础研究;分别以工业纤维剩余物和农林纤维废弃物为原料,选育高产纤维素酶菌种,辅以物理、化学和基因工程手段,开发定向纤维原料高效纤维素复合酶系,大幅度提高纤维素酶解糖化效率,降低纤维素酶使用成本;纤维乙醇发酵与原位分离耦合工艺与过程模拟,优先透醇型渗透汽化膜开发、评价和传质动力学研究,过程耦合中产物抑制作用机理研究。  

        生物质快速热裂解液化过程中的传热传质与数值模拟,生物质快速热裂解反应动力学,生物质种类和组成结构对热解液化的作用机理与影响规律,生物质快速热裂解过程中气相组分析出机制与调控,生物油复杂组分进行重整、还原、酯化、异构等提质改性技术。林木生物质快速热裂解生物油定向炼制及可控极速冷凝工艺,林木生物质定向热化学转化反应器的模拟放大与转化效率,林木生物质快速热裂解液化及生物油-酚醛树脂胶黏剂工业化优化模式。

方向四:生物质分离组分转化为高值化材料研究

        研究纤维素分子通过自组装溶解机理并建立新的溶解理论;研究新型再生纤维素材料的绿色合成技术和成型理论;同时进行新型纤维素高值化材料(光、电、磁材料等)设计及其构效关系研究;纤维素生物医用材料的分子设计与合成、纤维素新均相衍生化介质构建及新衍生物合成。研究半纤维素的分级纯化与均化获得高分子量半纤维素的途径;研究半纤维素聚合物中单糖间的键合机制;研究半纤维素和木质素之间的化学结合键类型及结合位置;研究半纤维素在不同溶剂体系中的溶解机理与流变特性;研究半纤维素的酯化或醚化途径合成半纤维素高值化材料,探索其分子聚集体结构与功能的关系。研究木质素在不同介质中的聚集体结构与活化途径;研究木质素与聚合物共混相溶性的机制及其构效关系;研究木质素基高分子表面活性剂的分子设计及其构效关系;研究木质素基高分子表面活性剂在固体表面的吸附及对分散体系的作用机理。

方向五:生物质功能产品制备技术的研发

        研究水溶性油墨用松香基环境友好功能性高分子材料制备技术;研究植物提取物(功能多糖、花青素、皂苷、黄酮和天然香料等)绿色化工分离技术及产品构效关系;多糖凝胶材料的制备与评价(半纤维素的高分子主链上含有很多活泼的羟基,可以通过化学改性方法将半纤维素制备水凝胶材料,由于其具有具有良好的降解性和生物相容性,可作为药物缓释材料以及重金属离子的吸附材料等);研究半纤维素与壳聚糖接枝复合物造纸助剂的作用机理及界面行为;研究半纤维素与水溶性壳聚糖共混复合膜的低透氧性、抗菌性和优良力学机理;研究木糖和阿拉伯糖转化为4-戊烯醛,进一步合成五碳纤维的途径与机理。

研究队伍

        本实验室现有研究人员30人,管理人员3人。其中具有高级技术职称研究人员23人(包括10名教授和博士生导师)、中级技术职称研究人员7人,实验师3人。现有的研究人员全部具有博士学位,60%以上具有海外学习或工作背景。本实验室目前每年招收硕士研究生约32人,博士研究生8人,进站博士后3-5人。

立项情况

        2008年以来,实验室主持973计划项目,国家自然基金重点项目,国家自然基金国际合作与交流项目,国家自然基金面上项目10项,国家十一、二五科技支撑课题及子课题9项,北京市自然科学基金2项及其他省部级课题共65项目,总科研经费达5767万元。

承担课题:

        实验室承担国家自然科学基金、林业公益性行业专项、教育部科技创新工程重大项目培育资金项目、十一五科技支撑、948引进项目、教育部新世纪优秀人才计划、林业科技成果国家级推广项等多项科研课题,项目经费达5767.1余万元。

取得的成果

        2008年以来,本实验室先后主持承担了国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(1项)、教育部学科创新引智基地重大项目(1项)、国家自然基金重大国际合作项目(2项)、国家自然科学基金重点项目(2项)和面上项目(12项)、教育部科技创新工程重大项目培育资金项目(1项)、国家重点基础研究发展计划(973计划前期)项目(1项)、国家林业局林业公益项目(2项)以及国家十一及十二五支撑计划课题、北京市自然科学基金等共计80项,研究总经费达5763万元。研究成果先后获国家技术发明二等奖(2011年)、教育部科学技术奖(自然科学类)一等奖(2008年)、全国商业科技进步一等奖(2010年)、梁希科技进步二等奖(2009年)等。2008年以来本研究团队共发表有关农林废弃物生物质化学与高值化利用的学术论文400余篇,其中SCI收录论文160余篇,EI收录39篇,国际会议论文及中文核心期刊论文200余篇,申请发明专利47项,其中授权13项。

成果的照片

1、主编及参与编写的英文专著

2、获奖证书

 

3、主办和参加的国际研讨会议

 

4、国内外知名专家考察和合作交流

 

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