1. 研究目的与意义
生物质基材料是一类具有发展潜力的功能性材料,它可以替代传统材料,减少对化石资源的依赖和环境污染等问题。同时,生物质材料因具有高的比表面积和丰富的官能团,能够螯合金属离子和纳米粒子,能在绝大多数有机溶剂中稳定存在。此外,生物质还具有种类繁多、可生物降解及良好的生物相容性等优点,是制备多相催化剂的理想载体。同时,多组分反应可以高效构建复杂分子,探索非均相生物质酸催化多组分反应具有较强的理论意义和实用价值,符合绿色化学发展的要求。
生物基材料是指利用可再生生物质,包括农作物、树木和其它植物及其残体和内含物为原料,通过生物、化学以及物理等手段制造的一类新型材料。主要包括生物塑料、生物基平台化合物、生物质功能高分子材料、功能糖产品、木基工程材料等产品,具有绿色、环境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。新材料产业是我国战略性新兴产业主要内容。利用丰富的农林生物质资源,开发环境友好和可循环利用的生物基材料,最大限度地替代塑料、钢材、水泥等材料,是国际新材料产业发展的重要方向。新世纪以来,生物基材料受到发达国家广泛重视,呈现快速发展的势头,以农林生物质为原料转化制造的生物塑料、节能保温材料、木塑复合材料、热固性树脂材料、功能高分子材料等生物基材料和生物基单体化合物、生物基助剂、表面活性剂等生物基大宗精细化学品快速增加,产品经济性正在逐步增强。拜耳、巴斯夫、埃克森美孚、三星道达尔、杜邦化工等跨国公司长期致力于生物基材料的研发,推动了全球生物基材料的商业化进程。对于一异戊二烯来说,因其可生产轮胎,在工业发展上十分重要。目前,美国丹尼斯克公司与固特异公司正在合作开辟生物基异戊二烯工艺路线,以部门替换石油(petro)基橡胶和苯乙烯基弹性体工艺。生物基异戊二烯可以出产轮胎用的合成橡胶和其他弹性体,可使轮胎产业更少地依靠石油衍生物产物 。 同样,另一种生物基材料丁二醇也已获得大量工业化生产。
目前,我国生物基材料产业科技取得了显著的成效,形成了如全降解生物基塑料、木基塑料、聚合超大分子聚乳酸、农用地膜等一大批具有自主知识产权的技术。全国性的“木塑热”正逐渐兴起,木塑制品年产销量已超过20万吨,并以20%以上的年增长率高速增长。生物基材料作为石油基材料的升级替代产品,正朝着以绿色资源化利用为特征的高效、高附加值、定向转化、功能化、综合利用、环境友好化、标准化等方向发展。与国际先进水平相比,在产品性能、制造成本、关键技术、技术集成与产业化规模等方面还存在差距,必须加快突破生物基材料制造过程的生物合成、化学合成改性及树脂化、复合成型等关键技术,促进重要生物基材料低成本规模化生产与示范,构建生物基材料研发平台,提升生物基材料企业科技创新能力,实现化石资源的有效替代,为生物基材料产业培育提供科技支撑。
2. 研究内容与预期目标
利用现代科技文献的查阅方法和手段,如Internet、网上图书馆、电子期刊等数据库,查阅有关研究生物质酸催化剂的合成与应用、多组分反应等方面的科技文献资料,并对文献进行分析、研究,进行进展分析和实验方案设计。
预期目标:经过文献调研之后,对整个调研进行归纳和综合而得出的总结,以及在本课题的研究中尚存在的问题;也包括进一步开展研究的见解与建议。针对问题提出解决方案或者实验方案,并阐明方案的合理性,进一步预判实验的结果。并撰写一篇不少于15000字的论文。
3. 研究方法与步骤
1.了解和查阅相关资料,阐述近几年生物质酸催化及多组分反应的相关研究成果、现状,即该研究目前所达到的研究深度。
2.通过文献检索的方式进一步了解生物质酸催化及多组分反应的研究发展,对该研究的代表性论著和观点有较好的了解和把握。
3.通过查阅文献,建立出一条生物质酸催化多组分反应的反应路线。
4. 参考文献
[1] Ma J L, Zhong L X, Peng X W, et al. D-Xylonic acid: a solvent and an effective biocatalyst for a three-component reaction[J]. Green Chem, 2016, 18: 1738-1750.
[2] 代红光, 刘旭慧, 王丽荣, 等. 生物质木质素磺酸催化合成N-取代吡咯[J]. 化学通报, 2018, 81(10): 929-933.
[3] 乌日娜, 王同华, 修志龙, 等. 生物质炭基固体酸催化剂的制备[J]. 催化学报, 2009, 30(12): 1029-1032.
5. 工作计划
(1)2022-3-2~2022-3-13(第二、三周)在查阅文献资料的基础上,写出开题报告。
(2)2022-3-16~2022-5-29(第四周到第十四周)完成文献调研工作,撰写调研报告。
(3)2022-6-1~2022-6-12(第十五到十六周)修改毕业论文,制作答辩PPT,准备答辩。
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