发展木质纤维原料生物炼制制备清洁能源和高附加值化学品是实现“双碳”目标的重要途径。目前生物炼制技术工业化利用仍存在原料预处理成本高、纤维素酶解糖化效率低以及Urologic oncology反应残渣未有效利用等问题,亟需寻求新的破解途径。本文提出以金属有机框架(MOFs)材料辅助和强化酶水解的新思路,研究了MOFs对不同来源和预处理方式的木质纤维原料(玉米芯残渣和马尾松)酶水解的增效机制,并将酶解残渣进一步转化为功能材料,实现了木质纤维原料的全组分利用;借助预处理调控玉米芯中的木质素含量并将其进一步转化为功能性水凝胶,实现了农林废弃物的高值化利用。主要结论如下:(1)选取制备成本相对较低、酸稳定性较好的Ui O-66系列MOFs作为新型的酶解助剂用于降低木质素对酶水解的抑制作用。对比分析了Ui O-66和Ui O-66-NH_2对高温酸解去除半纤维素的玉米芯的酶水解的增强作用。研究发现,将玉米芯残渣(20 wt%)在5 FPU/g-葡聚糖的酶用量下进行酶水解,在添加4 g/L的Ui O-66和Ui O-66-NH_2后,葡萄糖的水解得率从空白样品的42.3%分别提升至60.6%和71.5%。在10 FPU/g-葡聚糖的酶用量下添加4 g/L的Ui O-66-NH_2后,葡萄糖的水解得率和浓度分别达到90.1%和84.9 g/L。此外,酶解反应72 h后体系中的游离酶蛋白浓度和酶活性分析表明,Ui O-66-NH_2可以提升游离酶蛋白浓度和酶的活性,降低纤维素酶在木质素上的非生产性吸附,从而提高酶解效果。(2)选用低共熔溶剂(氯化胆碱/乳酸)对马尾松进行预处理,考察不同预处理条件对马尾松化学组成的影响,并通过添加MOFs来进一步强化酶水解,同时将预处理再生的木质素制备成功selleck能性膜材料,实现马尾松的全组分利用。实验结果表明,当氯化胆碱/乳酸比例为1:10、反应温度为130℃、反应时间为4 h时,纤维素保留率、木质素脱除率和木质素纯度分别为91.6%、81.2%和92.5%。当复合纤维素酶用量为5 FPU/g-葡聚糖时,加入Ui O-66-NH_2后水解得率能够从42.1%提升至52.8%。基于再生木质素的紫外屏蔽膜的性能测试PF-03084014浓度表明,当木质素的添加量为0.06 g时,制备的薄膜能屏蔽将近86.0%的紫外线,同时保持79.1%的透过率。(3)借助不同温度(80-130℃)的低共熔溶剂(氯化胆碱/乳酸)预处理来调控玉米芯中的木质素含量,将不同化学成分的预处理物料溶于绿色环保的Zn Cl_2/Ca Cl_2溶剂体系,制备出具有电化学应用潜力的木质纤维素基水凝胶(LCHs)。研究发现,基于120℃预处理物料(木质素含量3.8%)的LCHs机械强度最佳(抗拉强度144.4 k Pa、抗压强度401.4k Pa)。物料中木质素含量过高会降低水凝胶的机械强度,而适量的木质素能够较好地分散和填充在水凝胶的网络结构中,从而改善水凝胶的力学性能。由于LCHs柔韧性较好且含有大量的金属离子,因此将其组装成电容器。电化学分析数据表明,120℃预处理物料制备的水凝胶组装的电容器,其功率密度为495.0 W/kg时能量密度为110.2 Wh/kg。本研究为LCHs的制备提供了一种较为简单的方法,同时为玉米芯的高值化利用提供了一条新的途径。