科研方向
以木质素高值化利用为主线,先“解聚与改造”、再“构筑功能材料”,两部分研究内容递进展开。
木质素高值化利用
木质素是自然界储量最丰富的可再生芳香族高分子,骨架富含芳环和多种含氧官能团,可替代部分化石资源、用于构筑功能材料。木质素结构无序,各类化学键的键能差异大,难以定向转化。研究以木质素高值化利用为主线,按解聚、改造、成材的顺序展开:以目标材料为牵引,对木质素进行可控解聚与定向改造,再构筑功能材料。具体分为以下两部分。
01
研究内容一 · 上游
木质素的解聚与改造
木质素的高效利用,首先取决于对其大分子骨架的可控解聚与定向改造。研究聚焦惰性化学键活化与高活性中间体易缩合之间的固有矛盾,发展温和、绿色的选择性解聚与氧化体系,将木质素定向转化为结构明晰的芳香单体与平台化合物;并辅以接枝、共聚、磺化、胺化及酚羟基调控等手段对其进行结构修饰,调节反应活性、溶解性与界面行为,为下游功能材料提供结构可控、性能可调的分子基元。
为实现上述温和而高选择性的转化,研究中以共价有机框架(COFs)、金属有机框架(MOFs)等框架材料为平台,师法天然木质素降解酶(漆酶、过氧化物酶)构筑仿酶催化体系,作为支撑解聚与改造的关键工具。
关键词
惰性化学键活化选择性解聚与氧化芳香单体 / 平台化合物接枝 · 共聚 · 磺化 · 胺化共价有机框架 COFs金属有机框架 MOFs仿酶催化
输出结构可控、性能可调的分子基元
材料性能需求反向牵引解聚与改造路线
02
研究内容二 · 下游
木质素基功能材料
承接上述解聚与改造所得的分子基元,以改造后的木质素为平台分子,面向能源、环境、生物医用与绿色化工,做四类木质素基功能材料;材料的性能需求也反过来决定上游怎么解聚和改造。
树脂与胶黏材料
木质素基酚醛/环氧树脂及胶黏剂,部分替代石油基原料。
抗菌材料
发挥木质素富酚羟基与天然抗氧化特性,构建抗菌复合材料、涂层与功能薄膜。
光热材料
木质素基光热转换材料,应用于太阳能界面蒸发、光热抑菌与防伪等场景。
碳材料
以木质素为碳前驱体衍生多孔碳、碳纤维等,服务于储能、吸附与催化载体。
科研项目
9项主持科研项目国家级 3 · 省市级 2 · 横向 1 · 校内 3
11项授权发明专利中国、美国
- 横向合作:广东中烟。烟梗基多孔炭的结构调控及应用研究(2019)。
- 国家重点研发计划子课题。MOFs、介孔分子筛包封技术及多酶体系应用(2021)。
- 所在团队木素之家(负责人邱学青教授)。承担国家级、省部级项目 100 余项,获国家技术发明二等奖 2 项;木质素产品已产业化,用于混凝土减水剂、水煤浆外加剂、农药与染料分散剂。
学术论文
第一作者 / 通讯作者论文 30 篇,按发表时间由近及远排列;点击标题或 DOI 可跳转至期刊原文。
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