木质素的降解及其应用概述

木质素是木质纤维素的主要成分,是目前自然界中芳环含量最多且能代替化石燃料的可再生资源,具有巨大的潜力,可作为生产生物基产品的原料。但由于木质素复杂的高分子结构,这种芳香生物聚合物的高值化利用成为一大难题。针对这一难题,如何降解木质素是一项很有意义的研究工作,其中通过催化降解可以得到较高产率的产品。本文综述了木质素的催化降解方法,主要包括氧化法、还原法、氧化还原中性法等,以及木质素在高分子材料、防晒产品、造纸工业等方面的实际应用,并对木质素的应用前景进行了展望。     

木质素基碳材料催化剂的制备及应用研究进展

木质素具有三维网状苯环结构、来源丰富、含碳量高、官能团丰富可控等特点,是一种理想的碳材料前体。通过化学改性和微结构调控制备具有特殊功能的木质素基碳材料,其在能源催化转化、电化学储能和环境修复等领域应用广泛。本文介绍了木质素基碳材料催化剂的国内外最新研究进展,总结了木质素基碳材料催化剂的制备方法,重点综述了木质素基碳材料催化剂在氧化反应、氢解反应、酯化反应、水解反应、脱水反应、费托合成等热催化反应、电解水析氢和锌空气电池氧还原等电催化反应、有机污染物降解等光催化反应的研究进展,但如何构筑高效、稳定、廉价、可规模生产的木质素基碳材料催化剂仍然是一个具有挑战性的课题。文章总结：今后研究中应加强对木质素的基础化学结构和微结构调控、活性组分与木质素碳材料载体间的相互作用、木质素基碳材料催化剂在催化反应中的作用机理等的研究,更好地发挥其低成本、三维结构易成型和微结构可调控等优势,拓展木质素生物质资源的高值化利用领域。     

植物基生物质资源在自修复材料中的应用研究进展

近年来,植物基生物质资源因具有来源广、可再生、可生物降解等特点而成为人们的研究热点.利用其制备或改性聚合物可缓解石化资源危机,提高聚合物材料的环境适应性;同时,其分子结构中富含的活性官能团和氢键使其用于自修复材料的制备与改性备受关注.以纤维素和木质素为例,综述了近几年植物基生物质资源在自修复材料中的应用,详细介绍了其自然特性及在自修复材料制备中的重要作用.此外,从分子结构的角度具体讨论了Diels-Alder反应、二硫键和氢键等动态化学键在自修复材料中的应用原理.最后,提出了植物基生物质资源用于自修复材料所面临的主要挑战和潜在的解决方案,展望了植物基生物质资源在未来自修复材料中的应用研究方向.     

超支化聚合物用作抗癌药物载体的应用研究

超支化聚合物独特的三维分子结构使其具有低粘度、高反应活性、良好的溶解性和大量的末端可功能化基团等性质。也正因为它们的低毒性、可生物降解性及无免疫原性能,所以作为药物载体材料具有良好的发展前景。对超支化聚合物的结构特点及其应用做了简单的介绍,重点对两类超支化聚合物/抗癌药物载体材料,包括超支化聚合物/药物复合物抗癌载体材料和超支化聚合物/药物键合物抗癌载体材料的研究进行了综述。     

木质素多孔炭的制备及应用研究进展

木质素是一种具有三维网状分子结构、含有大量芳香基团和高含碳量等特点的天然高分子,其在制备多孔炭领域具有巨大潜力。多孔炭在催化剂和能源储存领域具有极大的应用前景。以来源于制浆造纸和生物炼制行业的副产物工业木质素作为原料制备多孔炭应用于能源储存、吸附、催化剂载体等领域,可实现工业木质素在碳基功能材料领域的高附加值循环再利用。本文详细综述了目前木质素多孔炭的常用制备方法和微结构特性的调控方法,总结归纳了各制备方法的主要特点以及影响木质素多孔炭微结构与性能的关键因素;重点综述了近些年对木质素多孔炭孔道结构调控方面的研究,归纳了孔调控的方法;此外,总结了木质素多孔炭在超级电容器、锂离子电池、吸附剂和催化剂载体领域中的应用研究现状,讨论了催化和储能材料对木质素多孔炭的微结构特性要求。总结并展望了木质素多孔炭在制备与应用中面临的机遇和挑战。     

油剂及其他助剂

962316聚合物降解的化学和生物化学Albertson A.C.…;Chemist,y and介ehnologyof Biodegradable Polymers,1994,p.7(英)生物降解通常是在微生物及生物休所产生的分泌液或在酶的作用下发生的,对生物降解的敏感性和聚合物的本质无关但却与其化学结构有很密切的关系,一些复什的聚合物如木质素对此反应非常迟饨而含有易于水解的主链的合成聚合物如脂肪族聚醋却极易在醋化酶的作用下发生生物降解,文章列举了一些酶的命名、特性、影响其活性的因素,反应机理,以及其所进行的生物氧化和生物水解反应等,化学降解特别是分子氧化反应对于引发生物降…     

木质素降解方法的研究进展

寻求木质素的降解方法,将木质素降解,不仅可以治理环境污染还可实现木质素的资源化利用。综述了木质素常用的降解方法:生物降解、化学降解、物理降解,对方法中的优缺点进行了总结,并展望了有效降解木质素的新方法。     

木质素改性制备木材胶粘剂的研究进展

木质素资源丰富,价格低廉,其分子结构中含有丰富的芳香基团以及甲氧基、酚羟基、醇羟基等基团,是优良的绿色化工原料。利用木质素资源制备木材胶粘剂是近年来木质素应用开发最具前景的研究方向之一。工业木质素的活性较低,实际应用前通常要对其进行改性,以提高其基团的反应活性。从羟基化、胺化、脱甲基化、水热降解、生物改性等几方面对近年来木质素改性制备木材胶粘剂的研究进展进行了综述,对不同改性方法的利弊及解决对策进行了分析,提出了今后木质素在制备木材胶粘剂方面改性研究的若干方向。     

高沸醇木质素的研究进展

高沸醇木质素是采用高沸醇溶剂法从植物原料中提取的木质素,具有纯度高、化学活性强等特点。介绍了高沸醇木质素的制备、结构以及应用基础研究的最新成果,尤其是高沸醇木质素环氧树脂、聚氨酯和聚合物改性材料方面的进展,展望了高沸醇木质素的应用前景。     

壳聚糖降解研究进展

壳聚糖已被广泛应用于化工、环保、医药等众多领域,将壳聚糖降解到需要的分子量是其应用的前提。本文介绍并评述了化学降解、物理降解和生物降解等壳聚糖降解方法的研究进展。     

A review on lignin-based polymeric,micro- and nano-structured materials

Next to cellulose, lignin is the second most abundant biopolymer, and the main source of aromatic structures on earth. It is a phenolic macromolecule, with a complex structure which considerably varies depending on the plant species and the isolation process. Lignin has long been obtained as a by-product of cellulose in the paper pulp production, but had rather low added-value applications. Changes in the paper market have however stimulated the need to focus on other applications for lignins. In addition, the emergence of biorefinery projects to develop biofuels, bio-based materials and chemicals from carbohydrate polymers should also generate large amounts of lignin with the potential for value addition.These developments have brought about renewed interest in the last decade for lignin and its potential use in polymer materials. This review covers both the topics of the direct use of lignin in polymer applications, and of the chemical modifications of lignin, in a polymer chemistry perspective. The future trend toward micro- and nanostructured lignin-based materials is then addressed.     

微生物降解木质素的研究进展

木质纤维是地球上最丰富的可再生生物质资源，其三大成分之一的纤维素是生产生物基材料、生物燃料及生物基化学品的重要原料，但是木质素复杂的化学结构阻碍了木质纤维的应用。常规木质素的物理、化学及物理-化学等降解方法常需要高温、高压条件，并且易产生抑制物、造成高能耗和环境污染等问题。微生物介导的生物催化过程通常在温和条件下进行，可以降低能源投入，为木质素的利用提供了更具体、更有效的选择。传统生物降解以白腐菌等真菌为代表，存在预处理周期长、对环境适应性差等问题，而细菌繁殖迅速、环境适应能力强、易于基因操作，成为未来木质素降解菌株的潜在候选者。本文在介绍木质素化学结构的基础上，综述了近年来微生物降解木质素的研究进展，着重分析了降解木质素的微生物（真菌和细菌）、木质素降解酶（过氧化物酶和漆酶）和降解机制，以及微生物降解木质素在脂类、生物塑料、香兰素、废水处理中的应用，并对微生物降解木质素的未来发展进行了展望。     

细菌纤维素纳米复合材料的研究进展

细菌纤维素是一种新型微生物合成材料,与植物纤维素相比,无木质素和半纤维素等伴生产物,同时具有高结晶度和高聚合度、超精细的网络结构、极高的抗张强度和优异的生物相容性,在食品、医药、纺织、化工等方面有着巨大的应用潜力。利用细菌纤维素的纳米网络结构和超强弹性模量等特点可以用于增强聚合物基体,制备无机纳米粒子的模板、分散载体以及用于制备透明增强复合材料。重点介绍了细菌纤维素与高分子材料、无机纳米材料等的纳米复合材料的研究进展,阐述了现阶段存在的问题并对该种复合材料的发展趋势进行了展望。     

木质素抗氧化活性的构效关系研究及应用进展

木质素是一种储量丰富、环境友好的多酚类生物聚合物，可作为天然抗氧化剂使用。同时，木质素具有光稳定性好、抗紫外、可生物降解等优势，如何更好地开发和利用其抗氧化功能引起了研究者的广泛关注。首先，该文重点回顾了国内外在木质素抗氧化构效关系方面的研究进展，归纳总结了木质素结构对其抗氧化能力的影响规律及其作用机制，并讨论了目前木质素抗氧化构效关系研究面临的主要问题；其次，从分级纯化、纳米化和化学改性3种技术方法出发，介绍了近年来研究人员在强化木质素抗氧化能力方面做出的努力；最后，基于木质素在防晒护肤品、高分子功能复合材料和医药材料中的应用现状，评述了木质素抗氧化特性对紫外防护、热氧稳定性、抑菌等性能的贡献，为今后木质素基功能材料的制备及应用提供一定参考。     

木质素及其衍生物对重金属离子吸附性能研究进展

木质素是一种有机高分子,大量存在于木材、竹材、秸秆、草类及其它植物材料中。但由于其结构复杂,导致应用受到很大的限制。有效利用好木质素这种可再生资源已成为科研工作者研究的出发点。木质素吸附剂是近年来木质素高值化利用研究的热点。文章在简要介绍木质素的化学结构及其分子修饰基础上,对木质素及其衍生物近年来在重金属离子的吸附研究进行了综述。     

一株木质素降解细菌的筛选及其降解途径

经高温碱性盐法预处理的玉米秸秆预处理液中木质素和碱性盐含量高,为了反复利用含盐预处理液,需脱除其中的可溶性木质素。本实验从腐木中筛选分离到一株木质素降解菌株CCZU-WJ6,通过形态学观察和16S rDNA序列分析,鉴定该菌株属于无色杆菌属（Achromobacter sp.）。测定了CCZU-WJ6木质素降解相关酶的活性,及其在玉米秸秆预处理液中的生长趋势、预处理液的COD去除率和木质素降解率,通过GC-MS和FTIR检测预处理液中组分及其化学键的变化。通过单因素实验确定了菌株CCZU-WJ6处理预处理液的最佳条件为pH 7.0、温度30℃、预处理液稀释倍数10倍、接菌量0.5g/mL。在处理6天后,预处理液COD脱除率为40.9%,木质素的降解率为32.1%,CCZU-WJ6分泌木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的酶活分别达到215.5U/L、200.1U/L。CCZU-WJ6会破坏木质素结构中的苯环结构、醚键以及C＝O键,降解产物中含有愈创木酚和对香豆酸,推断其降解途径为β-芳基醚代谢途径和阿魏酸代谢途径。CCZU-WJ6可用来处理含木质素的工业废水,在工业方面具有广阔的应用前景。     

Lignin-polymer systems and some applications

Lignin is a renewable, non-toxic, commercially available and low costing resource which has the potential of being utilized as a basic raw material for the chemical industry. In spite of many years of development effort however, this potential has not been fully realized. One of the many reasons for the difficulties encountered in the production of useful polymeric products is the fact that the technical processes by which lignin is obtained, alter its macromolecular structure in such a fashion as to reduce its reactivity. Recent developments of the macromolecular uses in lignin-polymer material systems have shown an increased awareness of the inherent limitations and potential of the structure of lignin. In this paper, the present state of knowledge regarding the chemical structure of lignin is briefly described, and some more current areas of application are reviewed; lignin graft copolymers, lignin-thermosetting polymer systems and lignin-elastomer systems.     

Chemical modifications of vinyl chloride polymers

Poly(vinyl chloride) could be considered as an ideal basis for chemical modifications, due to its chemical structure, which contains the repeating unit? CH₂? CHCl? . Presumably, the chlorine may react as in other chlorine-containing aliphatic compounds, but secondary degradation reactions will occur at the same time, due to irregularities in the polymer structure and consequential lowering of the intrinsic reactivity site. Nevertheless, various functional modification reactions (grafting and crosslinking), were carried out in solution and in the condensed state, in order to improve specific properties of the polymer, leading to a larger scale of applications. Furthermore, it is also important to note the potential of PVC for the manufacture of flexible products, by introduction of plasticizers, generally characterized by a good solubility in the polymer and low volatility. In order to improve the aging properties of these products, recent developments were made in the field of oligomeric and polymeric plasticizers, which may or may not be reactive. The success of this new direction depends on larger developments in reactive processing.     

Role of lignin in a biorefinery: separation characterization and valorization

Lignin, a major component of the cell wall of vascular plants, has long been recognized for its negative impact and treated as a by‐product in a biorefinery. This highly abundant by‐product of the biorefinery is undervalued and underdeveloped due to its complex nature. The development of value‐added products from lignin would greatly improve the economics of the biorefinery. The inherent properties of lignin significantly affect the productivity of the biorefinery processes and its potential applications. Although the structure and biosynthetic pathway of lignin have been studied for more than a century, they have not yet been completely elucidated. In this mini‐review, the primary obstacles to elucidating the structure of native lignin, including separation and characterization, are highlighted. Several classical methods for separation and various NMR techniques, especially 2D HSQC NMR, for characterization of lignin are reviewed. Some potential applications of lignin are introduced. It is believed that a knowledge of the method to separate lignin from the cell wall and structural features of the lignin polymer from lignocellulosic materials will help to maximize the exploitation of lignocelluloses for the biorefinery as well as the utilization of lignin for novel materials and chemicals. © 2012 Society of Chemical Industry