摘要
在自然界可再生资源中木质素是唯一具有芳香结构单元的生物大分子，通过断裂其芳香结构单元间的化学键获得小分子芳香族化合物，被认为是木质素资源实现高值化利用的途径。已有研究发现，利用电化学氧气还原反应(ORR)持续提供活性氧物种(ROS)用于选择性断裂木质素结构单元间的化学键，是一种效率高、选择性高的木质素解聚方案。然而，ROS种类及其断键机理尚不明晰，不利于解聚工艺的进一步优化。为此，本文选择同时含有β-O-4键和Cα-Cβ键的愈创木酚基甘油-β-愈创木基醚(GGE)作为木质素模型化合物，基于非质子型离子液体对ROS的稳定化作用，选择1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)离子液体为支持电解质，控制ORR电解条件持续产生ROS用于降解GGE，基于GGE的降解产物的定性定量分析，推测ROS在GGE断键反应中的作用机理。论文取得的主要研究结果如下: (1)借助循环伏安法(CV)和旋转环盘电极法(RRDE)等手段研究了O2分子在离子液体[BMIM]BF4作支持电解质的体系中的ORR行为。研究发现，在非质子条件下ORR电极反应的转移电子数为1，即主要ROS产物为·O2-;而在有可控数量质子共存条件下，ORR转移电子数变为2，即主要ROS产物变为HO2-。GGE是在ROS间接氧化与阳极氧化共同作用下发生的降解。 (2)通过HPLC法对GGE及其降解产物定性定量分析中，本文采用液-液萃取和固相吸附两种方式进行样品预处理以排除离子液体的影响。其中以乙酸丁酯作为萃取剂对样品进行液-液萃取预处理的效果较好，在优化条件下，离子液体中GGE及其降解产物香草醛、松柏醇和愈创木酚达到了最佳分离效果。 (3)在[BMIM]BF4中不同电解条件下GGE的连续降解实验及产物分析结果表明:通过控制ORR过程产生不同种类ROS，则获得不同的GGE降解产物;当ROS以·OOH为主时，GEE发生Cα-Cβ键和β-O-4键的断裂，生成香草醛、松柏醇、愈创木酚及醛类小分子化合物;当HO2-为主要ROS时，发生Cα-Cβ键断裂，生成香草醛、愈创木酚及醛类小分子化合物。
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