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Nachhaltiger Eisen-Photokatalysator auf Holzbasis für vielfältige Anwendungen mit Sonnenlicht: Wasseraufbereitung und radikalische Photopolymerisation

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Angewandte Chemie 2023年第27期135卷

作者： Xiaolin Guo Xinpeng Zhao Dr. Xiongfei Luo Dr. Yulian Pang Prof. Dr. Bing Tian Prof. Dr. Shouxin Liu Prof. Dr. Shujun Li Prof. Dr. Jian Li Prof. Dr. Bernd Strehmel Prof. Dr. Zhijun Chen Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Northeast Forestry University Harbin 150040 VR China Diese Autoren haben zu gleichen Teilen zu dieser Arbeit beigetragen. College of Chemistry Beijing Normal University Beijing 100875 VR China Fachbereich Chemie und Institut für Lacke und Oberflächenchemie Hochschule Niederrhein Adlerstr. 1 47798 Krefeld Deutschland

Durch Behandlung von Holz und Eisenoxid wurde ein nachhaltiger Photokatalysator für vielfältige Verwendungzwecke hergestellt, welcher demethyliertes Lignin ( Fe 3 O 4 @D-wood ) enthält. Die Charakterisierung erfolgte mittels XRD, UV/Vis, Photostromunterschungen und elektrochemischen Messungen. Dieses material wurde zum Gegenstand photokatalytischer Untersuchungen für die Wasseraufbereitung und die materialsynthese mittels radikalischer Photopolymerisation. Die Bestrahlung von Fe 3 O 4 @D-wood mit künstlichem Sonnenlicht zeigte eine verbesserte Aktivität bei der photochemischen Oxidation von organischen Schadstoffen in Gegenwart von H 2 O 2 . Die effiziente Erzeugung reaktiver Radikale ermöglichte bei diesem System auch die Photopolymerisation. Hier können Radikale, die auf reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) basieren und in dem katalytischen Zyklus erzeugt werden, als die dominierenden Spezies zur Initiierung der radikalischen Polymerisation angesehen werden. Eine Mischung aus UDMA und TPGDA zeigte eine gute Reaktivität mit Cumolhydroperoxid ( CHP ). Der für die Wasseraufbereitung verwendete Photokatalysator ermöglicht die Wiederverwendung für die Photopolymerisation.

关键词： Nachhaltig Photo-Fenton Photokatalysator Photopolymerisation Wasserreinigung

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Innentitelbild: Nachhaltiger Eisen-Photokatalysator auf Holzbasis für vielfältige Anwendungen mit Sonnenlicht: Wasseraufbereitung und radikalische Photopolymerisation (Angew. Chem. 27/2023)

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Angewandte Chemie 2023年第27期135卷

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Leaf-based energy harvesting and storage utilizing hygroscopic iron hydrogel for continuous power generation

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Nature communications 2025年第1期16卷 5267页

作者： Shuai Guo Yaoxin Zhang Zhen Yu Ming Dai Xuanchen Liu Hongbo Wang Siqi Liu J Justin Koh Wanxin Sun Yuanping Feng Yuanzheng Chen Lin Yang Peng Sun Geyu Lu Cunjiang Yu Wenshuai Chen Stefaan De Wolf Zuankai Wang Swee Ching Tan Department of Materials Science and Engineering 9 Engineering Drive 1 Singapore 117575 Singapore. China-UK Low Carbon College Shanghai Jiao Tong University Shanghai 201306 P.R. China. Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology Ministry of Education Northeast Forestry University Harbin 150040 P.R. China. Department of Mechanical Engineering The Hong Kong Polytechnic University Hong Kong P.R. China. Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) Agency for Science Technology and Research (A*STAR) 2 Fusionopolis Way Innovis #08-03 Singapore 138634 Singapore. Division of Nano Surfaces Bruker Corporation 11 Biopolis Way Singapore 138667 Singapore. Department of Physics National University of Singapore 2 Science Drive 3 Singapore 117551 Singapore. School of Physical Science and Technology Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials Southwest Jiaotong University Chengdu 610031 P.R. China. Key Laboratory of Optoelectronic Technology and System of Ministry of Education College of Optoelectronic Engineering Chongqing University Chongqing 400044 P. R. China. State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics College of Electronic Science and Engineering Jilin University Changchun China. Department of Electrical and Computer Engineering University of Illinois Urbana-Champaign Urbana IL 61801 USA. Department of Materials Science and Engineering University of Illinois Urbana-Champaign Urbana IL USA. Department of Mechanical Science and Engineering University of Illinois Urbana-Champaign Urbana IL USA. Department of Bioengineering Materials Research Laboratory Beckman Institute for Advanced Science and Technology Nick Holonyak Micro and Nanotechnology Laboratory University of Illinois Urbana-Champaign Urbana IL USA. Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology Ministry of Education Northeast Forestry University Harbin 150040 P.R. China. chenwenshuai@nefu.edu.cn. Physical and Engineering Division (PSE) Kin

In the era of big data, developing next-generation self-powered continuous energy harvesting systems is of great importance. Taking advantage of fallen leaves' specific structural advantage gifted by nature, we propose a facile approach to convert fallen leaves into energy harvesters from ubiquitous moisture, based on surface treatments and asymmetric coating of hygroscopic iron hydrogels. Upon moisture absorption, a water gradient is established between areas with/without hydrogel coating, and maintained due to gel-like behaviors and leaf veins for water retention and diffusion restriction, thus forming electrical double layers over the leaf surface and showing capacitance-like behavior for energy charging and discharging. Besides, the specific leaf cell structures with small grooves enabled uniform carbon coatings instead of aggregations, and high electrical conductivity, resulting in 49 μA/cm and 497 μW/cm electrical output, achieving competitive performance with the state-of-art and potential for lower environmental impact compared to other types of energy harvesters.

关键词：

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Inside Back Cover: Confinement of Sustainable Carbon Dots Results in Long Afterglow Emitters and Photocatalyst for Radical Photopolymerization (Angew. Chem. Int. Ed. 39/2024)

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Angewandte Chemie International Edition 2024年第39期63卷

作者： Dr. Ping Wang Min Ge Dr. Xiongfei Luo Yingxiang Zhai Nicolai Meckbach Prof. Dr. Veronika Strehmel Prof. Dr. Shujun Li Prof. Dr. Zhijun Chen Prof. Dr. Bernd Strehmel Northeast Forestry University Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Hexing Road 26 150040 Harbin China Niederrhein University of Applied Sciences Department of Chemistry Institute for Coatings and Surface Chemistry Adlerstr. 1 D-47798 Krefeld Germany Northeast Forestry University College of Chemistry Chemical Engineering and Resource Utilization Hexing Road 26 150040 Harbin China Heilongjiang International Joint Lab of Advanced Biomass Materials Northeast Forestry University Hexing Road 26 150040 Harbin China

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Exploring the Circular Polarization Capacity from Chiral Cellulose Nanocrystal Films for a Photo-Controlled Chiral Helix of Supramolecular Polymers

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Angewandte Chemie 2022年第18期134卷

作者： Mingcong Xu Guangyao Li Prof. Wei Li Bang An Jiaming Sun Prof. Zhijun Chen Prof. Haipeng Yu Prof. Jian Li Prof. Guang Yang Prof. Shouxin Liu Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Northeast Forestry University 26 Hexing Road Harbin 150040 P. R. China Department of Chemistry and Chemical Engineering College of Chemistry Chemical Engineering and Resource Utilization Northeast Forestry University 26 Hexing Road Harbin 150040 P. R. China

Circularly polarized light (CPL) is key to asymmetric photochemistry as it could impart the chiral organization information into chemical products. Here, we demonstrate the circular polarization capacity of chiral cellulose nanocrystal (CNC) films to trigger photo-alignment of achiral supramolecular polymers into helical structures. Right-handed transmitted (T-) CPL was generated from self-assembled CNC films, which induced amorphous azobenzene (Azo) supramolecular polymers into chiral structures. The chiral induction effect of T-CPL is enhanced on Azo polymers with longer spacers. The absorptive dissymmetry factor ( g abs ) values of liquid-crystal supramolecular polymers can be amplified significantly (over 10 times) after T-CPL irradiation. Moreover, by integrating carbon dots into CNC films, CPL emission with a considerable luminescence dissymmetry factor ( g lum ) up to −0.66 was achieved, and it could be used for the photo-alignment of Azo polymers with high chiroptical properties. This work provides new insight for the photo modulation of supramolecular polymers by CPL-active materials.

关键词： Cellulose Nanocrystals Chirality Circularly Polarized Light Photo-Alignment Supramolecular Polymers

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Innenrücktitelbild: Der Einschluss von nachhaltigen Kohlenstoffpunkten führt zu langnachleuchtenden Emittern und zu Photokatalysatoren für die radikalische Photopolymerisation (Angew. Chem. 39/2024)

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Angewandte Chemie 2024年第39期136卷

作者： Dr. Ping Wang Min Ge Dr. Xiongfei Luo Yingxiang Zhai Nicolai Meckbach Prof. Dr. Veronika Strehmel Prof. Dr. Shujun Li Prof. Dr. Zhijun Chen Prof. Dr. Bernd Strehmel Northeast Forestry University Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Hexing Road 26 150040 Harbin China Hochschule Niederrhein University of Applied Sciences Fachbereich Chemie Institut für Lacke und Oberflächenchemie Adlerstr. 1 D-47798 Krefeld Deutschland Northeast Forestry University College of Chemistry Chemical Engineering and Resource Utilization Hexing Road 26 150040 Harbin China Heilongjiang International Joint Lab of Advanced Biomass Materials Northeast Forestry University Hexing Road 26 150040 Harbin China

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Der Einschluss von nachhaltigen Kohlenstoffpunkten führt zu langnachleuchtenden Emittern und zu Photokatalysatoren für die radikalische Photopolymerisation

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Angewandte Chemie 2024年第39期136卷

作者： Dr. Ping Wang Min Ge Dr. Xiongfei Luo Yingxiang Zhai Nicolai Meckbach Prof. Dr. Veronika Strehmel Prof. Dr. Shujun Li Prof. Dr. Zhijun Chen Prof. Dr. Bernd Strehmel Northeast Forestry University Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Hexing Road 26 150040 Harbin China Hochschule Niederrhein University of Applied Sciences Fachbereich Chemie Institut für Lacke und Oberflächenchemie Adlerstr. 1 D-47798 Krefeld Deutschland Northeast Forestry University College of Chemistry Chemical Engineering and Resource Utilization Hexing Road 26 150040 Harbin China Heilongjiang International Joint Lab of Advanced Biomass Materials Northeast Forestry University Hexing Road 26 150040 Harbin China

Nachhaltige Kohlenstoffpunkte auf der Basis von Cellulose, insbesondere Carboxymethylcellulose basierende Kohlenstoffpunkte ( CMCCD s), wurden in ein anorganisches Netzwerk eingeschlossen, was zur Bildung von CMCCD s@ SiO 2 führte. Das resultierende material zeigte ein lange anhaltendes Nachleuchten, welches ein Zeitfenster von mehreren Sekunden auch in Gegenwart von Luft umfasste. Temperaturabhängige Emissionsspektren gaben eine Information über die thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz (TADF) und eine Phosphoreszenz bei Raumtemperatur (RTP), während Experimente zur photoinduzierten Generierung von Ladungsträgern zu einem tieferen Verständnis der Verfügbarkeit von Ladungen in der Dunkelphase führten und daher zu ihrer Verfügbarkeit an der Katalysatoroberfläche. Der photo-ATRP Initiator α -Bromphenylethylacetat ( EBPA ) bewirkte eine Löschung der Emission, was zu einer Verkürzung des Zeitfensters für die Emission vom Millisekundenbereich in den Nanosekundenbereich führte und auf eine Beteiligung des Triplettzustandes an dem photoinduzierten Elektronentransfer ( PET ) hinweist. Sowohl die freie radikalische Polymerisation als auch die kontrollierte auf einem photo-ATRP Protokoll basierende radikalische Polymerisation von MMA oder in Kombination mit Styren funktionierten erfolgreich. Die metallfreie photo-ATRP führte basierend auf einem reduktiven Mechanismus zu einem kettenverlängerbaren Makroinitiator. Die Zugabe von 9 ppm Cu 2+ führte zu einem Verhältnis M w / M n von 1.4 obwohl eine Erhöhung auf 72 ppm die Einheitlichkeit der Polymere verbesserte, was einem M w / M n =1.03 entspricht. Ergänzende Experimente mit in kerria laca eingeschlossenen Kohlenstoffpunkten, insbesondere KCD s@ SiO 2 , führten zu ähnlichen Ergebnissen. Die Abscheidung von Cu 2+ (9 ppm) an der Photokatalysatoroberfläche erklärt die bessere Dispersität der Polymere, welche mittels der ATRP gebildet wurden.

关键词： Nachhaltigkeit Kohlenstoffpunkt Einschluss Langes Nachleuchten Photopolymerisation

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A sustainable and effective potassium hydroxide pretreatment of wheat straw for the production of fermentable sugars

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bioresource technology Reports 2018年 3卷 169-176页

作者： Xie, Xuejin Feng, Xiaoyan Chi, Shanshan Zhang, Yuedong Yu, Guang Liu, Chao Li, Zhenqiu Li, Bin Peng, Hui College of Marine Science and Biological Engineering Qingdao University of Science & Technology Qingdao266400 China CAS Key Laboratory of Bio-based Material CAS Key Laboratory of Biofuels Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology Chinese Academy of Sciences QingdaoShandong266101 China Dalian National Laboratory for Clean Energy Chinese Academy of Sciences QingdaoShandong266101 China

The development of sustainable and effective pretreatment technology is of critical importance for the conversion of lignocelluloses into bioethanol. In this work, KOH pretreatment of wheat straw with the supplement of anthraquinone (AQ) and sodium lignosulfonate (SLS) was investigated under the relatively mild conditions. The effectiveness of KOH pretreatment was evaluated by enzymatic saccharification. It was found that after the KOH pretreatment with 15% KOH, 0.1% AQ and 2% SLS at 120 °C for 40 min, the final total sugar yields (glucose + xylose + soluble xylan) could reach up to 80%, which was 16% higher as compared to the KOH pretreatment without addition of AQ and SLS under the same conditions. In addition, the spent liquor could be reused twice to maintain a relatively good effectiveness of pretreatment, and it could be used to produce fertilizer due to the high content of potassium. © 2018 Elsevier Ltd

关键词： Potassium hydroxide

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Using Artificial Neural Networks (ANN) for Modeling Predicting Hardness Change of Wood during Heat Treatment 5

Using Artificial Neural Networks (ANN) for Modeling Predicti...

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2018 5th International Conference on Advanced Composite materials and Manufacturing Engineering, ACMME 2018

作者： Van Nguyen, Thi Hai Nguyen, Tat Thang Ji, Xiaodi Lanh Do, Khoa Thi Guo, Minghui Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Northeast Forestry University Harbin150040 China Vietnam National University of Forestry Viet Nam

In this study, an artificial neural network (ANN) model was built to study the relationship between the process parameters of heat treatment and the hardness of wood. Three important parameters: temperature (170, 180, 190, 200 and 210°C), treatment time (2, 4, 6 and 8h), and wood species (Larch and Poplar) were considered as the inputs to the neural network. There were four neurons in the hidden layer that were used, and an output layer as wood hardness. According to the results, the mean absolute percentage errors (MAPE) were determined as 0.1167%, 0.355% and 1.34% in the prediction of wood hardness values for training, validation, and testing data sets. Determination coefficients (R2) greater than 0.99 were obtained for all data sets with the proposed ANN models. These results show that ANN models can be used successfully for predicting hardness changes hardness of wood during heat treatment. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.

关键词： Wood

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Flexible Electronics: Flexible, Strong, Anisotropic Wood-Derived Conductive Circuit (Adv. Sustainable Syst. 6/2021)

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Advanced Sustainable Systems 2021年第6期5卷

作者： Hao Sun Tong Ji Hongjie Bi Xin Lin Chen Chen Min Xu Liping Cai Zhenhua Huang Key Laboratory of Bio-Based Material Science and Technology Ministry of Education School of Material Science and Engineering Northeast Forestry University Harbin 150040 P. R. China Department of Mechanical Engineering University of North Texas Denton TX 76203 USA College of Materials Science and Engineering Nanjing Forestry University Nanjing 210037 P. R. China

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