综述：酸性氯化锌水合熔盐水合物中水合水平对半纤维素选择性分馏的影响

本研究通过调控酸性ZnCl2·nH2O熔盐水合物（MSH）的水合水平（n=4-8），系统揭示了其对小麦秸秆中半纤维素选择性分馏的作用机制。在最优条件下（5% H2SO4、100℃、20分钟），ZnCl2·6H2O体系实现93.32%半纤维素去除率与90.34%纤维素保留率，分子模拟证实其通过增强非键相互作用实现选择性溶解。

　　

酸性氯化锌熔盐水合物的水合调控机制

Abstract
熔盐水合物（MSH）作为环境友好型溶剂，在生物质精炼领域展现出独特优势。本研究创新性地构建了酸性ZnCl₂·nH₂O（n=4-8）体系，发现水合水平显著影响小麦秸秆组分的分馏选择性。当n=6时，体系在5% H₂SO₄、100℃条件下处理20分钟，可获得93.32%的半纤维素去除率，同时保持90.34%纤维素完整性。分子动力学模拟揭示，该体系通过Zn²⁺与半纤维素链的静电配位及Cl^-的氢键作用，形成更稳定的溶剂化层。

Introduction
生物质抗降解屏障主要源于纤维素-半纤维素-木质素三者的复杂交联网络。传统预处理方法存在污染大、成本高等缺陷，而MSH因其制备简单、价格低廉（仅为离子液体的1/10）成为研究热点。前期研究表明，ZnCl₂·4H₂O在95℃下12分钟即可分解小麦秸秆，但会导致纤维素与半纤维素同步水解。本研究首次提出通过精确调控水合数（n）来实现选择性分馏的新策略。

材料与方法
实验采用上海易高能源公司提供的小麦秸秆，通过改变ZnCl₂与H₂O摩尔比（1:4至1:8）构建不同水合体系。采用GPC测定半纤维素分子量（192,867 g/mol），结合FT-IR分析其β-(1→4)-糖苷键特征峰。酶解实验使用Novozymes CTec2纤维素酶（138 FPU/mL），通过HPLC定量还原糖产量。

关键发现

1. 水合数效应：当n从4增至8时，半纤维素去除率从97.2%降至82.1%，而纤维素保留率从76.5%提升至92.3%，表明高水合环境更利于纤维素保护。
2. 最优体系：ZnCl₂·6H₂O在酸性条件下形成"半纤维素优先溶剂化层"，其径向分布函数显示Zn²⁺与木糖单元O2原子的配位数达3.8，显著高于纤维素（1.2）。
3. 能量分析：DFT计算表明半纤维素-ZnCl₂·6H₂O结合能（-58.7 kcal/mol）比纤维素体系高42%，这是选择性分馏的电子层面证据。

Conclusion
该工作建立了水合水平-溶剂结构-分馏效率的构效关系模型，为生物质精炼提供了绿色解决方案。未来研究可拓展至其他金属盐MSH体系，并探索工业化连续处理工艺。