南京林业大学大学生创新创业训练计划项目申报表.docx

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1、南京林业大学大学生创新创业训练计划项目申报表推荐学校：（盖章）化学改性木质素基阻燃剂的项目名称：热解动力学研究所属一级学科名称：工学项目负责人：孙靓联系电话：指导教师：顾晓利联系电话：申报日期：教务处制二。二。年四月项目名称化学改性木质素阻燃剂的热解动力学研究项目所属一级学科工学项目所属二级学科项目实施时间起始时间：2020年6月完成时间:林业工程2021 年 5月字 项目简介00艮 np木质素是高稳定性芳香族聚合物，有效利用既可减轻环境污染，又能解 决资源浪费问题。本项目通过热解手段破坏木质素上的甲基-芳基酸联接键， 借助TG-FTIR表征研究热解动力学，为木质素的开发利用提供新途径。申请人

2、或申请团队姓名年级学号所在院系/专业联系电话邮箱主持人孙靓19级化工院化学工 程与工艺吉园19级化工院化学工 程与工艺成员夏佳富19级化工院化学工程 与工艺童尹19级化工院化学 工程与工艺席茜茜19级化工院化学工 程与工艺指 导 教 师第一指 导教师姓名顾晓利单位南京林业大学年 龄42岁术职务教授主要成果主持项目情况：1)不同催化平台下“醛化-加氢-重整”三步法转化木质素的机理研究， 国家自然科学基金面上项目(批准号：)发表论文情况：1 )Gu, Xiaoli,Zhou, Kang,Li, Yu,Yao, Jianfeng ,Millimeter-sized carbon/TiO2 beads

3、 fabricated by phase inversion method for oil and dye adsorption, Rsc Advances, 2016. 6 (20) ： 16314163182)Gu, Xiaoli, Zhou, Kang, Feng, Yi,Yao, Jianfeng , Morphology Control of Zeolitic Imidazolate Framework by Addition of Amino Acid L-Histidine, Chemistry Letters, 2015. 44 (8) ： 1080-10823) Gu, Xi

4、aoli, Lu, Haiqiang, Kan, Chun, Yao, Jianfeng , One-pot hydrothermal synthesis of zeolite/sodium tan tai ate composite and its photodegradation of methyl orange , Materials Research Bulletin, 2015, 68： 1851884) Gu, Xiaoli, Sun, Lan, Liu, Guozhen, You, Chaoqun, Cheng, Chun Kan, Kanghua, Yao, Jianfeng

5、, Gu, Xiaoli, Chemical modification of poplar wood in gas- and liquid-phase acetylation, Wood Research, 2015, 60 (2) ： 2472545) Xiaoli Gu, Cheng Liu, Xiangjin Jiang, Xu Ma, Lixian Li, Kanghua Cheng, Zhongzheng Li. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2014, 106： 1771866) Xiaoli Gu, Xu Ma, Lix

6、ian Li, Cheng Liu, Kanghua Cheng and Zhongzheng Li. Cellulose Chemistry and Technology. 2014, 48 (3-4)： 275283授权专利情况：(1)顾晓利，孙岚，刘国振，周康，姚建峰，阚春.一种高吸油率可 生物降解的木质素基微孔分子筛制备方法，2015.3.25. CN.6(2)顾晓利，程康华，游朝群，马旭，李丽鲜，一种微波水热合成乙 酰化木的方法，CN.1(3)顾晓利，程康华，马旭，李丽鲜，刘成，负载型固体酸催化降解 木质素制备芳香醛化合物的方法，CN.6(4)顾晓利，孙宇，罗振扬，一种负载型固体酸催

7、化剂、制备方法及 其应用，CN.1第二指 导教师姓 名单位年 龄术职务主要成果一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）1、自身知识条件：项目组成员均为南京林业大学化学工程学院一年级的学生，已完 成了无机及分析化学高等数学等专业基础课程；目前正在学习有机化学工 程图学等课程，部分同学在调查相关研究文献，有一定知识储备。2、特长及兴趣：项目组成员有激情、有活力、肯吃苦，对化学研究都有浓烈的兴趣。本项目组成员学习成绩优异、自学能力较强，具有一定的探究精神，能够承担和胜任该 项目的实践活动。二、项目方案具体内容包括：1、项目研究背景木质素是一种来源丰富、价格低廉的

8、可再生植物资源，与纤维素、半纤维素构成植 物骨架的主要成分，目前是地球上第二大量的天然有机物，估计每年全世界由植物生长 可产生1500亿吨木质素。木质素是三维无定形大分子复杂聚合物，其基本化学结构是由 苯内烷类结构单元组成，含有多种活性亦能团，主要包括中氧基（一OCHa）、懒键（-O ）、 竣基（-COOH）、碳碳双键（C=C）、苯甲醇羟基（PHCH2OH） 酚羟基（PHOH）、 埃基（C=O）和苯环等。木质素在自然界中降解缓慢，成为地球生物圈中碳循环的障碍。 进入环境的木质素有两种类型：一是木材水解工业产生的木质素，数量较少，污染较小; 二是造纸工业产生的木质素，量大且污染严重，造纸废水中的

9、主要污染物就是木质素， 处理难度大，废水数量甚至占到全国工业废水量的30%,严重污染环境，成为了我国工 业废水控制的第一对象。由于木质素中醇羟基和酚羟基的含量最多，如能充分利用这类 天然可再生资源，选择性氧化降解木质素得到具有工业应用价值的多酚化合物（如苯酚、 苯二酚、甲基苯酚等），可以部分替代石化原料，缓解资源危机，减少环境污染。因此, 无论从资源利用，还是从环境保护的角度，都不能不重视木质素的研究、开发和利用。鉴于木质素的结构复杂性和稳定性，仅单纯采用生物、化学、物理处理方法均不能 得到满意的降解效果，因此本项目借助常压热重红外联用分析技术（TG-FTIR）对木质 素热解开展系统实验研究，

10、提出热解动力学模型方程，为后续木质素热解的工程化应用 提供数据基础。目前课题组已开发了木屑热解气化实验装置，并完成了部分预实验，对 于木质素的热解反应机理尚未明确，并缺乏部分装置配件，本项目旨在解决这些问题。2、项目研究目标及主要内容研究目标本项目研究化学改性木质素阻燃剂在固体酸催化作用下的热解规律。根据木质素自 身的结构特点，利用热解效应和固体酸催化效应，提出木质素在不同条件下的热化学反 应动力学模型。研究内容(1)固体酸催化热解木质素反应动力学寻求催化热解木质素的最佳工艺条件。首先对原料木质素进行酸化预处理，然后按 照一定的计量关系称取木质素、固体酸催化剂、有机溶剂，并控制适宜的热解条件，

11、破 坏木质素中的甲基-芳基酸联接键、不饱和含氧键，进而降解木质素。改变反应压力、反 应温度和反应时间，可得到不同组成、不同含量的烽类化合物。系统研究化学改性木质 素阻燃剂的催化热解动力学。(2)芳煌类降解产物的定量分析木质素经过热解后得到煌类化合物为主的降解产物，其产物组成复杂，物化性质不 一，难以定量。运用减压精储、萃取、重结晶等方法对降解产物与未反应底物进行分离 处理。3、项目创新特色概述本项目研究化学改性木质素阻燃剂在固体酸催化作用下的热解规律，寻求木质素这 类可再生资源开发利用的新途径。在以下几个方面具有创新之处：(1)采用常规的共沉淀法和溶胶-凝胶法制备出催化性能优、制备方法简便、成

12、本 低的固体酸催化剂。(2)将固体酸催化剂与热解相结合，对难以降解的天然高分子木质素进行物理化学 复合降解，适当控制木质素降解程度，仅破坏木质素中的甲基-芳基酸联接键、不饱和含 氧键，选择性催化氧化降解木质素，以得到具有工业应用价值的多酚类化合物。(3)针对木质素结构复杂、难以降解的特点，对不同来源的木质素在降解前辅以粉 碎、酸化等预处理手段，再经过热解处理，进而推出热解动力学模型方程。4、项目研究技术路线本项目研究木质素在固体酸催化热解规律。根据木质素自身的结构特点，利用热效 应和固体酸催化效应，将木质素催化降解。5、研究进度安排前期准备：包括基础培训、文献查阅、实验项目训练方案初步设计。(

13、1)基础培训：参与项目研究前，在指导老师的安排下进行必要的实验技能和相关背 景知识的培训，使学生充分了解所参与的项目，能独立进行针对性文献调研、实验项目 设计及掌握相关的信息系统应用开发软件。(2)文献调研：设计实验方案前，有必要对相关研究的背景及进展情况进行文献调研, 充分了解相关研究目前的发展状况，以保证所设计的实验计划具有一定深度和广度，以 充分的发挥参与成员创造性能力。2020.82 2021.3.1 项目实施：在指导教师的指导下，项目组成员共同商议，项目主持人按照前期指定的研究方案统筹安排整个项目进度与方案实施，明确职责任务，分工协作。制定详细的项目进度表、 工作日程表、资金详细预算

14、表、异常情况处理方案等。2021.04准备结题材料。将课题组的文献调研，实施方案，实验结果与分析总结整理成项目的结题报告。6、项目组成员分工鉴于项目组成员可以在课余时间或利用长假参与项目研究，确定有效的分工合作方 式是十分必要的。前期主要是文献调研和预实验工作，课题组成员通过其专业优势深入 进行文献查阅和课题调研工作。后期主要是实验正交设计安排与工艺优化，通过一定的 探讨研究整合前期的研究成果。具体成员分工为：童尹、席茜茜同学主要负责文献调研 与方案初步设计；孙靓、吉园、夏佳富同学主要负责实验工艺优化与实验设计安排；其 他同学参与各个环节辅助，所有成员都参与实验动手操作。三、学校提供条件（包括

15、项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）1 .学院为申请专利、发表论文的学生报销稿费等费用；2 .对于立项项目，学校予以资金配套支持，由承担项目的学生使用；3 .学校为指导教师计教学工作量，为完成项目的学生计第二课堂学分；4 .对完成项目的学生，学校将在各类评优评奖工作中计奖励分，并对项目中的优秀学 生和导师单独予以表彰和奖励。四、预期成果1 .申请国家专利1件；2 .省级及以上奖项1项。五、经费预算总经费（元）2000财政拨款/企业资助（元）0学校拨款（元）2000注：总经费、财政拨款、学校拨款按照规定金额填写，校企合作项目企业资助金额不少于5000元。具体包括：名目用途金额（元）备注试剂等耗材费购买实验所需试剂2000六、导师推荐意见课题组成员已完成课题相关基础课程，已经开始学习相关主干课程，并进行了相关实验 培训，也参加过过相关创新训练讲座；另外，还具有良好的英语基础。对于开展“化学 改性木质素阻燃剂的热解动力学研究”工作具有较好的基础，可以完成该项目。签名：年 月 日七、院系推荐意见院系负责人签名：学院盖章：年 月 日八、学校推荐意见：学校负责人签名：学校公章