低共熔溶剂在木质纤维生物质预处理领域的研究进展

在过去20年里，随着环境污染问题日益严重，人们的环保意识逐渐增强，加速推动了绿色化学的兴起^[1]。溶剂是绿色化学研究的一个重要领域，而传统的有机溶剂大多是易燃有毒的^[2]。为此，研究人员开发了基于水、超临界流体（Supercritical Fluid，SCF）和离子液体（Ionic Liquids，ILs）的绿色溶剂工艺^[3-4]。水作为常用的化学反应溶剂，无毒无害，廉价易得，但其不能溶解有机化合物，汽化能高^[5]。SCF具有易于处理、化学性质稳定、安全环保等优点，常用来代替传统有机溶剂，然而，SCF通常是非极性的，对极性溶质的溶解能力有限^[6]。ILs是完全由离子组成的有机盐状物质，熔点多低于100℃^[7]，具有不挥发^[8]、可回收^[9]、热稳定^[10]和不可燃^[11-12]等优点，被认为是极具发展潜力的绿色溶剂^[13-14]；但ILs存在成本高^[15]、生物降解性差^[16]、毒性大^[17]、黏度高^[18]等缺点阻碍了其在工业上的应用。因此，新一代绿色溶剂——低共熔溶剂（DESs）被成功研发出来，用于克服上述几种溶剂的局限性，从而更好地应用于工业。

DESs是由季铵盐、季磷盐等氢键受体（Hydrogen Bonding Acceptor，HBA）与氢键供体（Hydrogen Bond Donor，HBD）按照一定的物质的量比通过氢键作用、范德华力或静电作用相互结合在一起的熔融盐，其在室温或接近室温条件下呈流体形态。DESs因与ILs具有许多相同的物化性质而被视为类ILs绿色溶剂^[19]。DESs含有有机分子成分（通常是指HBD，如尿素、酰胺、酸或多元醇），且常以它们为主要组成部分^[20]，其分类表达式如表1所示^[21]。与传统的ILs相比，DESs廉价、可降解^[22]、无毒^[23]、易制备、且环境友好^[24]，因此DESs比传统的ILs更受青睐。近年来，DESs更是引起了各界学者的广泛关注，在各个领域的相关研究报道也逐年增加（如图1和图2所示）。

图1  DESs在各领域的出版文章数量

Fig. 1  The number of articles published by DESs in various fields

注   图中数据源于Web of Science。