综纤维素液相分解体系中呋喃类产物的生成和演变机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51476142
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    95.0万
  • 负责人：
    王树荣
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Two furan derivatives, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural (FF), are the platform chemicals， which can be produced from biomass and can be used for the generation of bio-based liquid fuels. This project mainly focuses on the mechanism study of the directional formation and evolution of HMF/FF during the liquid-phase decomposition of holocellulose in a multi-medium reaction system. Based on the structural characterization of the extracted holocellulose, the corresponding model compounds with typical sugar units will be selected for the experimental research in a high-pressure liquid-phase reaction system with multi-mediums. The influences of reaction conditions, ratios of reaction mediums and catalysts on the directional decomposition of model compounds into HMF/FF will be investigated, and the subsequent liquid-phase reaction of HMF/FF will also be studied. Through the calculation of molecular dynamics and density functional theory, a reaction model of the formation and evolution of HMF/FF during liquid-phase decomposition will be established. Finally, the liquid-phase directional conversion of holocellulose extracted from different biomass will be carried out, to investigate the influence of holocellulose structure on the formation of HMF/FF. Additionally, combining with reaction model of liquid-phase decomposition and the influencing mechanism of reaction mediums and catalysts, the formation and evolution pathway of HMF/FF during the holocellulose liquid-phase decomposition will be obtained.
通过生物质制取5-羟甲基糠醛（HMF）和糠醛（FF）等呋喃类平台化合物对于生产生物质基液体燃料具有重要意义，本项目拟采用实验研究与理论计算相结合的方式对综纤维素多介质液相分解体系中HMF/FF的定向生成和演变机理进行研究。首先对提取的综纤维素进行结构表征，针对性选取相应的典型糖单元模化物，在多介质溶剂高压液相反应系统上开展实验研究，考察工况参数、反应介质配比和催化剂对模化物定向分解生成HMF/FF的影响规律，并进一步开展HMF/FF液相深度反应的研究。结合分子动力学与密度泛函理论计算，建立模化物液相分解过程中HMF/FF的生成及其演变机理模型。并开展不同生物质中提取的综纤维素液相分解的定向转化研究，探索综纤维素的结构特征对液相分解过程中HMF/FF生成的影响规律，并结合模化物液相分解机理模型及反应介质和催化剂的影响机制，构建综纤维素液相分解体系中HMF/FF的生成和演变机理途径。

结项摘要

在微损提取生物质综纤维素组分的基础上，确定了各组分的特征官能团分布及组成。根据各组分的结构表征结果，选取了含有综纤维素典型单元的多种代表性模化物，开展了不同反应工况下模化物液相分解生成HMF/FF的实验研究，借助高效液相色谱法（HPLC）对相应的产物分布进行了定量分析。系统研究了所提取的生物质组分在多种不同催化反应体系中的液相分解行为，得出了多介质反应体系中综纤维素的定向转化规律，并进一步探索了有机溶剂效应对综纤维素糖单元构型的调变作用，以及溶剂效应对综纤维素降解生成HMF/FF/LA的影响机制。在深入研究液相产物生成规律的基础上，对源自葡萄糖、木糖和纤维素液相分解所生成的固体副产物腐黑质（humin）进行了结构表征，揭示了其生成机理与其热解典型产物的生成机制。此外，基于分子动力学构建出综纤维素液相分解机理模型，并在多介质反应体系中对综纤维素催化转化制取HMF/FF进行了分子层面的反应转化机理研究，阐明了NaCl、Lewis酸、Brønsted酸等助剂和催化剂对综纤维素液相分解过程中产物分布的影响机理，构建出了多介质液相反应体系中HMF/FF的生成和演变机理途径。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（3）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Lignocellulosic biomass pyrolysis mechanism: A state-of-the-art review
木质纤维素生物质热解机制：最先进的综述
  • DOI：
    10.1016/j.pecs.2017.05.004
  • 发表时间：
    2017-09-01
  • 期刊：
    PROGRESS IN ENERGY AND COMBUSTION SCIENCE
  • 影响因子：
    29.5
  • 作者：
    Wang, Shurong;Dai, Gongxin;Luo, Zhongyang
  • 通讯作者：
    Luo, Zhongyang
Enhancement of furfural formation from C5 carbohydrates by NaCl in a green reaction system of CO2-water-isopropanol
CO2-水-异丙醇绿色反应体系中 NaCl 促进 C5 碳水化合物形成糠醛
  • DOI：
    10.1002/ese3.173
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Energy Science & Engineering
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhao Yuan;Lin Haizhou;Wang Shurong
  • 通讯作者：
    Wang Shurong
Effect of La2O3 replacement on gamma-Al2O3 supported nickel catalysts for acetic acid steam reforming
La2O3 替代对 γ-Al2O3 负载镍催化剂乙酸蒸汽重整的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2017.06.147
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Wang Meijuan;Zhang Fan;Wang Shurong
  • 通讯作者：
    Wang Shurong
Conversion of C5 Carbohydrates into Furfural Catalyzed by SO3H-Functionalized Ionic Liquid in Renewable γ-Valerolactone
SO3H 功能化离子液体在可再生 γ-戊内酯中催化 C5 碳水化合物转化为糠醛
  • DOI：
    10.1021/acs.energyfuels.6b01975
  • 发表时间：
    2017-04-01
  • 期刊：
    ENERGY & FUELS
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Lin, Haizhou;Chen, Jingping;Wang, Shurong
  • 通讯作者：
    Wang, Shurong
CO2 methanation on the catalyst of Ni/MCM-41 promoted with CeO2
CeO2 促进 Ni/MCM-41 催化剂上的 CO2 甲烷化
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2017.12.308
  • 发表时间：
    2018-06-01
  • 期刊：
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Wang, Xiaoliu;Zhu, Lingjun;Wang, Shurong
  • 通讯作者：
    Wang, Shurong

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  • 通讯作者：
    岑可法

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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