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林业工程学报 2019年第5期4卷 1-10页

作者：宋国勇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

化石资源的过度消耗及其产生的环境污染问题驱动了生物质资源各组分转化为燃料、化学品及材料的发展。传统的生物精炼产业聚焦于碳水化合物的分离、纯化、转化与利用,木质素通常作为副产物,仅有少量转化为低附加值产品。木质素的高值化... 详细信息

化石资源的过度消耗及其产生的环境污染问题驱动了生物质资源各组分转化为燃料、化学品及材料的发展。传统的生物精炼产业聚焦于碳水化合物的分离、纯化、转化与利用,木质素通常作为副产物,仅有少量转化为低附加值产品。木质素的高值化利用不仅可以为下游工业提供可再生的芳香类碳氢资源,同时可大幅提升当前生物精炼产业链的经济效益。近年来,一种基于“木质素优先”策略,即生物质原料在直接催化处理下优先完成木质素组分降解转化为单分子苯酚化合物,同时保留碳水化合物不参与反应,成为生物质组分分离、抗降解屏障破除及各组分高值化利用的新方案。介绍了国内外课题组在该领域取得的一些研究进展,并从苯酚单体产率、选择性、木质素脱除率及碳水化合物保留率等主要参数入手,详细讨论了催化剂、溶剂及生物质原料等对“木质素优先”策略的影响。同时对该策略存在的问题及解决方案进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为木质生物质的高效转化利用提供依据和参考。

关键词：生物质木质素还原催化分离碳水化合物单体苯酚

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水解时间对纤维素纳米晶体性质及其连续相分离行为的影响

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中国造纸 2024年第5期43卷 10-17页

作者：赵思涵王鹏飞孙少妮曹学飞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

本研究采用硫酸水解法制备了一系列细菌纤维素纳米晶体(BCNC),并考察了酸水解时间对BCNC性能及其连续相分离行为的影响。结果表明,随着酸水解时间的延长,BCNC的长度、直径和长径比均逐渐减小。当不同酸水解时间制备的BCNC悬浮液的质量... 详细信息

本研究采用硫酸水解法制备了一系列细菌纤维素纳米晶体(BCNC),并考察了酸水解时间对BCNC性能及其连续相分离行为的影响。结果表明,随着酸水解时间的延长,BCNC的长度、直径和长径比均逐渐减小。当不同酸水解时间制备的BCNC悬浮液的质量分数均调整到5.00%时,仅酸水解60 min制备的BCNC悬浮液出现连续相分离现象,且第2次相分离得到的各向异性相(BCNC_(60-2b))的体积分数明显小于第1次相分离得到的各向异性相(BCNC_(60-1b))的体积分数。各向同性相和各向异性相BCNC级分的性质存在明显差异,其中各向异性相BCNC的长度、直径、长径比、Zeta电位绝对值和结晶度,均大于相应各向同性相BCNC。因此,多分散的BCNC粒子的自组装不是随机发生的,不同的BCNC粒子具有不同的自组装优先级,而连续相分离行为可用于BCNC的分级。

关键词：纤维素纳米晶体细菌纤维素自组装相分离分级

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山竹壳制备吸附-光催化碳材料及其性能

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林业工程学报 2024年第1期9卷 92-100页

作者：陈厶墁贾赵平邱梦杰李玉成马梦韶刘静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

以山竹壳为原料,通过磷酸活化处理、焙烧、浸渍乙酸锌、乙酸银溶液的方法制得复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,并在可见光照射下研究该复合双金属生物质碳材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附-可见光催化协同降解性能。采用扫描电子显微... 详细信息

以山竹壳为原料,通过磷酸活化处理、焙烧、浸渍乙酸锌、乙酸银溶液的方法制得复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,并在可见光照射下研究该复合双金属生物质碳材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附-可见光催化协同降解性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)、比表面积测试仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行表征分析,采用高效液相色谱法(HPLC)测定反应物浓度,计算脱除率。分别比较不同金属物质的量比(Ag、Zn)和不同金属乙酸盐溶液浸渍浓度的单一反应条件发现,当金属物质的量比n(Ag)∶n(Zn)为1∶1,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L时,复合材料对2,4-DCP的降解效果最好,黑暗环境中吸附30 min脱除率可达62.33%,光照条件下催化120 min脱除率可达93.52%。动力学研究结果表明,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L的复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,其降解速率相较于金属乙酸盐溶液浓度为0.03 mol/L的AgZn/P/BC提高了近1.76倍,在pH测试和循环实验中复合材料的催化性能均保持良好,表明AgZn/P/BC具有优异的光催化降解2,4-二氯苯酚性能。

关键词：山竹壳 2,4-二氯苯酚生物质碳乙酸银乙酸锌吸附-光催化

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Ag/Zn改性桑叶生物质碳及其光催化降解染料性能

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林业工程学报 2024年第6期9卷 133-141页

作者：贾赵平粟迪林若妍徐雯刘静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

通过在桑叶表面原位生长Zn基有机金属框架材料ZIF-8,再通过Ag改性、热解,制得一种新型的双金属Ag/Zn改性桑叶生物质碳材料(Ag/Zn@CL)。采用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、紫外可见漫反射等手段对Ag/Zn@CL的组... 详细信息

通过在桑叶表面原位生长Zn基有机金属框架材料ZIF-8,再通过Ag改性、热解,制得一种新型的双金属Ag/Zn改性桑叶生物质碳材料(Ag/Zn@CL)。采用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、紫外可见漫反射等手段对Ag/Zn@CL的组成与形貌结构进行了分析表征,并在可见光照射下研究了该材料对于有机染料结晶紫(CV)的光催化降解性能,分析了光催化脱色机理。实验结果表明,金属Ag成功负载在了ZIF-8复合桑叶的表面,制得的Ag/Zn@CL具有较窄的带隙能(2.71 eV),在可见光照射下可以产生大量e^(-)并进行后续的自由基反应,表现出优异的光催化降解活性。通过对桑叶与ZIF-8质量比、Ag的添加量、焙烧温度、焙烧时间等条件优化后,当CV初始质量浓度为300 mg/L,添加20 mg AgNO_(3),桑叶与硝酸锌质量比为1∶2,600℃下碳化3 h,暗反应30 min,光反应1 h后,CV的脱除率可达到97%。经过5次吸附-光催化循环测试,该材料对CV的降解率能保持在80%左右。利用废弃桑叶制得的Ag/Zn@CL能够快速、高效降解水体中的有机染料,同时具有较好的循环稳定性,在有机废水处理领域具有广泛的应用前景。

关键词：桑叶生物质碳 Ag改性光催化结晶紫

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低共熔溶剂预处理麦草制备含木质素纳米纤维素和薄膜

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北京林业大学学报 2024年第11期46卷 141-147页

作者：许慧敏茹凯星慈晓雷王珺雅李俊莹王军庆陈胜许凤山东世纪阳光纸业集团有限公司山东潍坊262400 林木生物质化学北京市重点实验室北京林业大学北京100083

【目的】为了麦草秸秆原料的高效利用,开发新型低共熔溶剂(DES),以实现含木质素纳米纤维素的制备,以及后续功能材料的构建。【方法】以麦草为原料,通过不同DES预处理(苄基三甲基氯化铵–草酸DES、苄基三乙基氯化铵–草酸DES)结合高压均... 详细信息

【目的】为了麦草秸秆原料的高效利用,开发新型低共熔溶剂(DES),以实现含木质素纳米纤维素的制备,以及后续功能材料的构建。【方法】以麦草为原料,通过不同DES预处理(苄基三甲基氯化铵–草酸DES、苄基三乙基氯化铵–草酸DES)结合高压均质机械处理,制备含木质素纳米纤维素,利用溶液浇筑法制备聚乙烯醇/含木质素纳米纤维素复合薄膜,研究含木质素纳米纤维素微观形貌、化学基团、热稳定性、分散性,以及复合薄膜的光学性能、微观结构和力学性能。【结果】苄基三甲基氯化铵–草酸DES预处理后,麦草残渣尺寸更加细小且热稳定性更强,获得的含木质素纳米纤维素带有更强的负电性(-8.62 mV),制备的复合薄膜具有更高的雾度(36.82%)。苄基三乙基氯化铵–草酸DES处理制备的含木质素纳米纤维素保持了复合薄膜较高透明度(>67%),并实现了最高的薄膜拉伸强度(57.16 MPa)。【结论】苄基三甲基氯化铵–草酸DES在增强含木质素纳米纤维素负电性和提高复合薄膜雾度方面更有优势,苄基三乙基氯化铵–草酸DES在提高复合薄膜透明度和力学强度方面效果更佳,两者可满足不同光管理应用场景的需求。

关键词：麦草聚合物薄膜低共熔溶剂光学性能微观结构力学性能高压均质

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文献分析软件HistCite在大学生创新项目教学中的应用

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高分子通报 2016年第8期 117-123页

作者：李明飞陈乐煊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

文献分析和利用是信息社会中大学生应当掌握的一项基本技能。文献可视化工具可以以直观的形式显示文献的要素,从而有助于理解和掌握文献。以指导大学生创新项目的教学为例,介绍了文献分析软件HistCite在生物质高分子碳化课题分析中的应... 详细信息

文献分析和利用是信息社会中大学生应当掌握的一项基本技能。文献可视化工具可以以直观的形式显示文献的要素,从而有助于理解和掌握文献。以指导大学生创新项目的教学为例,介绍了文献分析软件HistCite在生物质高分子碳化课题分析中的应用。采用该软件,通过对碳化领域文献进行分析,可以迅速发现该主题的主要研究机构、重要作者以及关键主题词,并绘制可视化的文献编年图,从而揭示碳化研究领域的发展趋势、热点以及科学前沿,帮助大学生快速了解该领域的发展概况。

关键词：生物质高分子碳化文献分析大学生创新项目教学

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低共熔溶剂在木质纤维生物质预处理领域的研究进展

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中国造纸 2022年第3期41卷 78-86页

作者：田锐胡亚洁刘巧玲饶俊彭锋生物质化学北京市重点实验室北京林业大学材料学院北京100083

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DESs)由于具有熔点低、溶解性好、制备成本低、绿色无毒、可生物降解和电化学窗口宽等特性而被视为新型绿色溶剂,在木质纤维生物质预处理领域展现出广阔的应用前景。本文综述了DESs在预处理木质纤维... 详细信息

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DESs)由于具有熔点低、溶解性好、制备成本低、绿色无毒、可生物降解和电化学窗口宽等特性而被视为新型绿色溶剂,在木质纤维生物质预处理领域展现出广阔的应用前景。本文综述了DESs在预处理木质纤维生物质、制备纳米纤维素、高效提取分离木质素与半纤维素领域的研究进展,并指出了DESs在目前研究发展中存在的不足及其未来的研究方向,以期为进一步研究提供理论依据。

关键词：低共熔溶剂木质纤维生物质预处理提取分离

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农业废弃物制备活性炭的研究进展

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高分子通报 2021年第7期 33-42页

作者：刘旭静李明飞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

活性炭具有较高的表面积、发达的孔隙结构、优异的表面化学特性以及超强的吸附性能,在化工、医药、食品、冶金等行业有着广阔的应用前景。本文主要介绍了农业废弃物制备活性炭的方法,包括物理活化和化学活化;讨论了活化温度、活化时间... 详细信息

活性炭具有较高的表面积、发达的孔隙结构、优异的表面化学特性以及超强的吸附性能,在化工、医药、食品、冶金等行业有着广阔的应用前景。本文主要介绍了农业废弃物制备活性炭的方法,包括物理活化和化学活化;讨论了活化温度、活化时间以及活化剂浸渍比对制备活性炭的影响,总结了农业废弃物活性炭在去除染料、金属离子和挥发性有机化合物以及气体吸附、储存方面的应用。最后,针对目前研究的不足,对原料开发、工艺与性能的关系、工艺集成优化、产品应用扩展以及商业化应用等方面进行了展望。

关键词：农业废弃物活性炭活化吸附应用

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纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极制备与性能

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北京林业大学学报 2024年第9期46卷 132-140页

作者：袁溶锴黄欣悦李鑫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林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083

【目的】为了解决当前可穿戴电极材料的生物不相容性、低响应集成特性等问题,本研究采用天然纤维素为原料,结合新型溶解技术与静电纺丝技术,通过原位聚合导电高分子制备纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极,并探究其在人体电信号监测领域的... 详细信息

【目的】为了解决当前可穿戴电极材料的生物不相容性、低响应集成特性等问题,本研究采用天然纤维素为原料,结合新型溶解技术与静电纺丝技术,通过原位聚合导电高分子制备纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极,并探究其在人体电信号监测领域的应用。【方法】将纤维素溶解于新型离子液体复合溶剂中,构建低黏度、长期稳定的纺丝液;采用室温静电纺丝法结合预凝固过程制备再生纤维素基电纺纳米纤维;通过与导电材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)复合进行纳米自组装,得到柔性表皮电极。采用扫描电镜、全自动比表面和孔隙度分析仪、C101气体渗透测试系统、傅里叶变换红外光谱仪、X射线晶体衍射仪表征电极的形貌特征和化学结构,采用万能材料试验机测试电极的拉伸性能和黏附力,采用电化学工作站检测电极阻抗,通过双导肌肉电模块及多道生理信号采集系统监测肌电图和心电图。【结果】纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极具有有序排列的网状结构和丰富的孔道结构,呈现纤维素Ⅱ晶型结构;当PEDOT:PSS体积分数为20%时,电极的拉伸性能和黏附性最优,即应变为9.8%,杨氏模量0.04 MPa,且对玻璃和猪皮的黏合力(分别为17.8、14.7 N/m)较高;电极在10−2~105 Hz范围内表现出低电极–皮肤电接触阻抗,且能够产生高质量的肌电和心电信号。【结论】本研究以天然纤维素和导电材料为主要构件,制备了一种具有柔性、透气性、自黏附性和低阻抗性能的可穿戴电极。该电极可用于人体电信号监测,为生物相容纤维素基可穿戴电极材料的构建提供了技术支撑。

关键词：纤维素溶解离子液体静电纺丝纳米纤维表皮电极电生理信号

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松香基叔胺盐的自组装、复配及载药性能研究

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林产化学与工业 2018年第2期38卷 59-66页

作者：林海霞杨明生田超韩春蕊北京林业大学材料科学与技术学院林业生物质材料与能源教育部工程研究中心林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

以松香为原料,经D-A加成、酰氯化、酯化和成盐反应合成含3个亲水基团的马来松香基叔胺盐表面活性剂(RETAS)。RETAS的临界胶束浓度(CCMC)为0.73 mmol/L(0.50 g/L),对应的表面张力为38.58 m N/m,乳化能力为292 s。将RETAS与天然无患子皂... 详细信息

以松香为原料,经D-A加成、酰氯化、酯化和成盐反应合成含3个亲水基团的马来松香基叔胺盐表面活性剂(RETAS)。RETAS的临界胶束浓度(CCMC)为0.73 mmol/L(0.50 g/L),对应的表面张力为38.58 m N/m,乳化能力为292 s。将RETAS与天然无患子皂苷进行复配,通过测定不同比例复配体系的表面张力、乳化性能和泡沫性能探究其复配效果,得到最佳协同复配比例,并通过透射电镜(TEM)等测试研究RETAS和复配体系的自组装行为和胶束形态,对胶束形成机理进行推测。结果表明:复配体系在RETAS与无患子皂苷的质量比为5∶5时协同作用最强,乳化能力提高;此时复配体系的CCMC为0.40 g/L,对应的表面张力为37.57 mN/m,乳化能力为373 s。对RETAS进行人结肠腺癌细胞(Caco-2)细胞毒性研究,发现其毒性低于松香原料,低浓度下无毒或低毒。将RETAS及其复配体系应用于抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)的载药性能研究,发现在pH值7.4和5.0时,RETAS对DOX的释放率分别为67%和接近100%,质量比为5∶5时复配体系药物释放率分别为68%和接近90%,表明RETAS和复配产物均可作为DOX的靶向载体;复配对靶向载药性能未有改善,但缓释效果得到明显改善,在模拟肿瘤条件(p H值5.0)下,复配体系中DOX在24 h后仍在缓慢释放,缓释效果明显。

关键词：马来松香无患子皂苷自组装靶向载药缓释

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