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生物工程学报 2014年第5期30卷 707-715页

作者：吉喆凌喆张逊马建峰许凤北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

预处理是提高木质纤维素生物质向生物燃料转化的有效途径,但生物质的天然抗降解屏障严重阻碍了这一转化的进行,因此全面了解预处理过程中植物细胞壁的微观结构及区域化学变化是实现农林生物质高效转化的基础.本文总结了多种预处理方法... 详细信息

预处理是提高木质纤维素生物质向生物燃料转化的有效途径,但生物质的天然抗降解屏障严重阻碍了这一转化的进行,因此全面了解预处理过程中植物细胞壁的微观结构及区域化学变化是实现农林生物质高效转化的基础.本文总结了多种预处理方法对植物细胞壁超微结构影响的研究进展,对生物质科学研究可能有一定的促进和指导作用.

关键词：生物质预处理组分分布微观结构纤维素半纤维素木质素酶水解

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生物质热解油的系统利用及脱水脱酸工艺

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太阳能学报 2020年第5期41卷 211-217页

作者：杨晓晓韩多多操洪李瑞北京林业大学林木生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083 北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

对生物油组成及组分馏程分布进行分析,基于处理量1000 kg/h中试流程设计,提出以燃料为主线、化学品为增值点的产品系统利用方案。针对生物油分离精制的关键环节——水和酸的分离,设计2种满足不同产品需求的精馏流程,可得到低酚木醋液产... 详细信息

对生物油组成及组分馏程分布进行分析,基于处理量1000 kg/h中试流程设计,提出以燃料为主线、化学品为增值点的产品系统利用方案。针对生物油分离精制的关键环节——水和酸的分离,设计2种满足不同产品需求的精馏流程,可得到低酚木醋液产品的两塔方案和在此基础上增加粗乙酸产品的三塔方案,并通过调整各塔产品分割比例和操作压力,实现塔器间热量耦合,降低能耗。结果表明:2种方案分别可分别节约蒸汽和循环水消耗40%和33%,得到的木醋液中酚类含量均不超过0.22%,可保证农牧用产品的安全性。

关键词：生物质热解分离热量利用流程设计

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化学修饰固定化漆酶合成纳米花催化剂

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离子交换与吸附 2018年第6期34卷 527-537页

作者：朱蓬勃李桂亮王英飒何静雷建都林木生物质化学北京市重点实验室北京林业大学

通过对漆酶进行丁二酸酐化学修饰,利用Cu;与修饰后的漆酶通过配位作用合成纳米花生物催化材料,并应用于催化白藜芦醇转化为二聚体。通过扫描电镜（SEM）研究了漆酶浓度、Cu;浓度以及反应时间对制备纳米花的影响;相对活性检测纳米花对温... 详细信息

通过对漆酶进行丁二酸酐化学修饰,利用Cu;与修饰后的漆酶通过配位作用合成纳米花生物催化材料,并应用于催化白藜芦醇转化为二聚体。通过扫描电镜（SEM）研究了漆酶浓度、Cu;浓度以及反应时间对制备纳米花的影响;相对活性检测纳米花对温度及pH值的稳定性;利用质谱（MS）及氢核磁共振（;HNMR）分析催化合成白藜芦醇二聚体的结构。结果表明,选用0.2mg/mL漆酶溶液、120mmol/L CuS O;浓液、反应时间为24h作为较优制备纳米花的条件;所合成纳米花的稳定性相比于天然漆酶得到显著的提高;质谱及核磁结果表明,纳米花可催化白藜芦醇转化为二聚体,即纳米花催化剂可以应用于生物催化领域。

关键词：漆酶纳米花生物催化白藜芦醇二聚体

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基于离子液体的纤维素均相加工研究进展

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化工学报 2023年第9期74卷 3615-3627页

作者：车睿敏郑文秋王小宇李鑫许凤北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 北京林业大学林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083

纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源,是制备经济可持续聚合物的理想材料。由于天然纤维素具有高度结晶的聚集态结构及分子链间致密的氢键网络,导致其溶解与加工困难,功能化应用受到了极大限制。近年来,离子液体作为新型绿色纤维素... 详细信息

纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源,是制备经济可持续聚合物的理想材料。由于天然纤维素具有高度结晶的聚集态结构及分子链间致密的氢键网络,导致其溶解与加工困难,功能化应用受到了极大限制。近年来,离子液体作为新型绿色纤维素溶剂体系蓬勃发展,为纤维素均相加工与高效利用提供了崭新的平台。从离子液体种类、特性及溶解纤维素能力,基于“溶解再生”与“均相衍生”构建纤维素材料等方面综述了近年来纤维素在离子液体中均相加工的最新研究进展,为未来纤维素资源的绿色高值转化提供参考。

关键词：纤维素离子液体溶解再生均相衍生化功能材料

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纤维素纳米晶模板法制备多级孔炭材料及其电化学性能

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高等学校化学学报 2023年第2期44卷 124-134页

作者：王鹏飞富文豪孙少妮曹学飞袁同琦北京林业大学材料科学与技术学院林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

以纤维素纳米晶(CNC)为模板,酚醛树脂为碳源,KOH为活化剂,通过高温碳化制备了多级孔炭材料.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对合成的一系列炭材料进行了表征.结果表明,前驱体中CNC的降解... 详细信息

以纤维素纳米晶(CNC)为模板,酚醛树脂为碳源,KOH为活化剂,通过高温碳化制备了多级孔炭材料.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对合成的一系列炭材料进行了表征.结果表明,前驱体中CNC的降解会形成与CNC直径相当的介孔,KOH活化则会导致炭材料产生大量的微孔和大孔,以及部分4 nm左右较小尺度的介孔,所制备炭材料呈现明显的多级孔特性,其比表面积达554.7 m^(2)/g,总孔体积为0.323 cm^(3)/g.以CNC为模板,KOH活化的炭材料作为电极材料时,在1.0 A/g电流密度下其比电容达202.8 F/g,当电流密度升高至40.0 A/g时,其电容保持率仍达69%,表明该炭材料具有优异的倍率性能;由该电极材料组装的超级电容器在10000次充放电循环后,电容保持率达95%以上,具有良好的循环稳定性.

关键词：炭材料介孔模板纤维素纳米晶超级电容器

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红外显微光谱在木质纤维细胞壁研究中的应用

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光谱学与光谱分析 2015年第12期35卷 3393-3396页

作者：丁大永周霞许凤北京林业大学材料科学与技术学院林木生物质化学北京市重点实验室

木质纤维生物质资源的开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题,为了提高木质纤维的利用效率、降低开发成本,人们亟需掌握木质细胞壁抗降解机理,深入了解细胞壁复杂的化学组成和分子结构。红外显微光谱作为一种可进行微区分析和无损检... 详细信息

木质纤维生物质资源的开发利用是当前国内外广泛关注的重大课题,为了提高木质纤维的利用效率、降低开发成本,人们亟需掌握木质细胞壁抗降解机理,深入了解细胞壁复杂的化学组成和分子结构。红外显微光谱作为一种可进行微区分析和无损检测的新技术,具有检测速度快、灵敏度高、制样简单等优点,已经被广泛运用在生物质原料及生物质预处理过程分子结构变化等的研究中。它能够快速准确地提供木质纤维细胞的化学组成和分子结构等信息,可用于植物细胞壁的区域化学研究。本文在简述红外显微光谱技术原理及具体实验方法的基础上,综述了红外显微光谱技术在探究木质纤维细胞壁化学组成及结构方面的应用进展,对细胞壁主要组分的原位分布、经预处理后组成的变化以及分子排列方向三个方面进行了总结。并对其在木质纤维细胞壁研究的应用前景进行了展望:提高显微镜的放大倍数、提高化学成像图的空间分辨率、与其他检测手段和仪器联合使用等。以期为木质纤维细胞壁的组分研究提供新手段。

关键词：红外显微光谱木质纤维细胞壁组分分布分子排列

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基于显微拉曼光谱的稀酸预处理马尾松细胞壁解构机理研究

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光谱学与光谱分析 2018年第7期38卷 2136-2142页

作者：陈胜张逊许凤北京林业大学材料科学与技术学院林木生物质北京市重点实验室北京100083

稀酸预处理可打破木质纤维原料天然抗降解屏障,提高后续酶解和发酵效率,从而使其更高效地转化为生物燃料,然而在亚细胞水平上纤维细胞壁的解构机理仍有待深入研究。采用共聚焦显微拉曼光谱技术与主成分聚类分析法结合,研究了稀酸预处理... 详细信息

稀酸预处理可打破木质纤维原料天然抗降解屏障,提高后续酶解和发酵效率,从而使其更高效地转化为生物燃料,然而在亚细胞水平上纤维细胞壁的解构机理仍有待深入研究。采用共聚焦显微拉曼光谱技术与主成分聚类分析法结合,研究了稀酸预处理前后马尾松细胞壁区域化学变化特点。结果表明,累计贡献率高达94.61%的第一与第二主成分空间中光谱样本散点呈现规律性分布;聚类分析可准确提取细胞壁不同形态区域平均拉曼光谱。结合拉曼成像分析发现,细胞角隅木质化程度高,含有较多木质素,次生壁木质化程度低,含有较多碳水化合物。稀酸预处理导致马尾松细胞壁发生了不均一解构,其致密空间结构被破坏,次生壁中碳水化合物典型特征峰2 890cm^(-1)处信号强度降低了26.9%,表明碳水化合物从该区域大量脱除;碳水化合物在复合胞间层少量脱除,而细胞角隅则出现了其轻微富集。木素在稀酸预处理后发生了重新分布,细胞角隅区拉曼信号显著增强。碳水化合物(主要为半纤维素)的溶出及木质素的重新分布削弱了生物质原料的抗降解性,有利于后续酶解糖化。该研究不仅提供了一种快速、高效的纤维细胞壁区域化学分析方法,还为林木生物质高值转化的研究奠定了重要的理论基础。

关键词：马尾松稀酸预处理共聚焦显微拉曼光谱主成分分析聚类分析

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植物细胞壁木质素区域化学紫外显微光谱研究进展

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林产化学与工业 2016年第1期36卷 147-154页

作者：马建锋杨淑敏田根林刘杏娥许凤国际竹藤中心北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室

简述了紫外显微光谱仪的基本构造以及该技术在木本及禾本科生物质木质素沉积、分布以及溶解研究中的应用,同时对该技术在生物质预处理研究中的应用进行了展望,以期为生物质转化领域的科学研究及产业化发展提供新的测试手段。

关键词：植物细胞壁木质素区域化学紫外显微光谱

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基于木质素优先降解策略的木质素高值化利用研究进展

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林业工程学报 2022年第4期7卷 1-12页

作者：孙卓华王雪琪袁同琦北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

木质素优先降解策略是天然木质素高效解聚生产木质素平台化合物最有效的方法之一。区别于传统木质素催化降解路径,这种催化降解策略以木质纤维素为原料,木质素在分离的同时立即与催化剂接触并完成催化降解。这种方法既省略了复杂的木质... 详细信息

木质素优先降解策略是天然木质素高效解聚生产木质素平台化合物最有效的方法之一。区别于传统木质素催化降解路径,这种催化降解策略以木质纤维素为原料,木质素在分离的同时立即与催化剂接触并完成催化降解。这种方法既省略了复杂的木质素分离步骤,又避免了木质素分离过程中的再聚合反应,可以得到高产率的木质素单体。近年来,随着多种新型催化解聚体系的不断建立与完善,这一方向的研究热点将会逐渐转移至下游转化工艺,即对木质素降解产物的高效开发利用。近期报道的很多生物质炼制工艺都描述了从木质素降解产物到高附加值产品的完整工艺流程,这其中就包括大宗化学品和精细化学品的新型生产工艺,以及基于这些中间产品所开发的高分子材料、药物分子或高值燃料的全新合成路线。基于此,笔者概述了木质素优先降解催化体系及其降解产物下游转化工艺研究的最新进展,特别是对木质素降解产物中不同组分的高值化利用进行了深入细致的讨论。根据木质素降解产物的结构特点,将其分类归纳成不同的组分,详细阐述了各组分转化为化学品、燃料和高分子材料的具体催化转化路径,并对后续研究的重点突破方向进行了展望。

关键词：木质素催化降解木质素优先生物基化学品生物基高分子生物精炼

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落叶松树皮原花青素生产过程的红外光谱分析

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光谱学与光谱分析 2018年第1期38卷 62-67页

作者：姜泽明周甜甜卜洪洋张力平孙素琴马芳北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 清华大学化学系生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室北京100084

为了评价现有的落叶松树皮原花青素中试生产过程,了解生产过程中各工艺流程对产品组分含量的影响,将各工艺处理后所得样品进行了一维红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、二阶导数光谱(second derivative infrared... 详细信息

为了评价现有的落叶松树皮原花青素中试生产过程,了解生产过程中各工艺流程对产品组分含量的影响,将各工艺处理后所得样品进行了一维红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、二阶导数光谱(second derivative infrared spectroscopy,SD-IR)及二维相关光谱(two-dimensional correlation infrared spectroscopy,2D-IR)三级鉴定研究。实验结果表明,一维红外光谱中各样品光谱峰形较为相似,一些物质的特征峰消失或者偏移反映出样品组分含量的变化。随着生产工艺的进行,样品纯度、结构越来越接近原花青素标准品,但是仍含有少量其他物质。通过二阶导数谱进行分析,验证了一维光谱分析的结果,而且随着进一步提高谱图分辨率,将一维谱图中没有显现出来的差异直观的表现出来。在波数为830~1 310cm-1的二维相关光谱中,各过程样品自动峰出现的位置、个数以及强度有了更为显著的差异。通过红外三级光谱鉴定可以得出:随着生产过程的进行,样品中所含原花青素纯度越来越高,最终得到的样品结构与原花青素标准品极为相似,但是产品中仍然含有少量杂质。

关键词：落叶松树皮原花青素红外光谱过程分析

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