[发明专利]一种基于介观尺度的低共熔溶剂溶解木质素的模拟方法

说明书

本发明提供了一种基于介观尺度的低共熔溶剂溶解木质素的模拟方法。其特征在于：本发明使用Materials Studio软件，在介观尺度上针对低共熔溶剂溶解木质素的过程进行了耗散粒子动力学模拟和介尺度动力学模拟，推导出低共熔溶剂对木质素的溶解机理。本发明在探究低共熔溶剂对木质素的溶剂机理、优化和筛选低共熔溶剂氢键供体和氢键受体的类型、确定氢键供体和氢键受体的摩尔配比、缩短筛选溶解木质素的低共熔溶剂的实验时间、减少实验尝试带来的物资和设备消耗、指导低共熔溶剂在生物质能源转化过程中的工业化应用等多方面具有重要意义。

技术领域

本发明属于木质纤维素类生物质能源转化技术领域，特别涉及一种基于介观尺度的低共熔溶剂溶解木质素的模拟方法。

背景技术

低共熔溶剂作为一种新型的绿色环保类离子液体溶剂，已经在诸多领域有广泛应用；其在木质纤维素类生物质能源转化领域，尤其是在木质纤维素类生物质预处理领域显示出了巨大的发展潜力。低共熔溶剂可以溶解木质素，对木质纤维素类生物质中的三大组分纤维素、半纤维和木质素进行清洁高效的分级分离，在木质纤维素类生物质能源转化工业化进程中具有广阔的应用前景。

目前，低共熔溶剂与木质素之间的相互作用是本领域的研究热点之一。目前主要研究方法集中在实验分析表征方面。主要步骤为，首先进行不同低共熔溶剂对木质素的溶解实验，然后对样品进行一系列的分析表征，通过分析表征的结果从而推测出低共熔溶剂和木质素之间接触后的变化和发生的相互作用，最后推测低共熔溶剂溶解木质素的机理。在这种溶解机理的研究过程中，利用实验的方法测定低共熔溶剂对木质素的溶解度并筛选低共熔溶剂是常用的研究方法之一，虽然这种方法具有较高的溶解度测量准确性和低共熔溶剂筛选目的性；但是，与此同时，很明显可以看出，此方法不可避免了溶解实验过程的时间消耗、物料消耗、设备消耗；表征实验过程的相关时间、物资和设备等消耗；难以快速高效掌握溶解机理，从而难以实现从理论水平快速高效指导用于溶解木质素的低共熔溶剂的筛选和优化，影响了低共熔溶剂在木质纤维预处理领域和木质纤维素类生物质能源转化领域的发展速度。低共熔溶剂溶解木质素的机理还在深入探讨中，如何快速高效省时省力地明确低共熔溶剂对木质素的溶解机理、探究木质素在低共熔溶剂体系中的溶解过程、优化低共熔溶剂对木质素的溶解条件、筛选不同组成和摩尔配比的低共熔溶剂是本领域亟待解决的问题。

因此，为了解决上述问题，本发明在此基础上，基于介观尺度的分析，利用耗散粒子动力学模拟等方法，可以大幅缩短模拟时间，提高模拟计算效率，节省模拟计算资源。通过基于介观尺度的低共熔溶剂溶解木质素模型的建立，弥补了耗时耗力实验方法在机理分析方面的不足。这对于揭示低共熔溶剂溶解木质素的机理、增加低共熔溶剂在生物质能源转化领域的利用、提高低共熔溶剂具体类型和摩尔配比的筛选速度等方面有重要的经济意义和研究价值，为低共熔溶剂在木质纤维预处理领域的工业化生产奠定理论基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于介观尺度的低共熔溶剂溶解木质素的模拟方法。