木质素吸附剂研究现状及进展

作为地球上最丰富的可再生资源之一,木质素是制浆造纸工业的副产物,若得不到充分利用,变成了制浆造纸工业中的主要污染源之一,则不仅造成严重的环境污染,而且也造成资源的重大浪费.因此,如何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.木质素吸附剂是木质素高值化利用的一个新起点,可用于环保、生物、医药、冶金、电镀、材料等领域,具有广阔的前景.本文主要介绍近年来吸附剂的研究状况,其中包括木质素吸附剂的研制及其应用情况,并探讨了木质素吸附剂的发展趋势.     

从木素结构的变化看荻乙醇制浆机理

通过IR、1H-NMR技术初步研究了荻自催化乙醇制浆中木素结构的变化.结果表明,制浆过程中,木素结构被破坏程度较小,黑液中木素仍含有大量活性基因(羟基).MWL和CL(从黑液中提取的木素)两者结构变化较小,反应过程中紫丁香基结构单元(S型)和对羟苯基结构单元(H型)木素易被脱除,并伴有木素α-O-4醚键的断裂.     

化学预浸渍次数对沙柳P-RC APMP木素结构的影响

以沙柳为原料生产盘磨化学预处理碱性过氧化氢机械浆( P-RC APMP),在NaOH总用量8％、H2O2总用量10％时,研究沙柳原料木素(SPL)、单次化学预浸渍的沙柳P-RC APMP中木素(1-PL)和2次化学预浸渍的沙柳P-RC APMP中木素(2-PL)的变化.与SPL总量相比,1-PL和2-PL的总量分别减少8.3％和14.3％;与SPL相比,1-PL和2-PL中的脂肪族羟基含量基本没有变化,但总酚羟基(Tp-OH)含量分别降低了44.2％和47.1％;与SPL相比,1-PL和2-PL的数均分子质量和质均分子质量均逐渐减小,但两者的多分散性逐渐增加.     

Synthesis of Fe3+-doped Aminated Lignin as A Peroxidase Mimic for Colorimetric Detection of H2O2 and Glucose

Peroxidase plays an important role in living systems; however, its storage difficulty and easy inactivation have limited its applications in complex environments. To address these problems, herein, we proposed a method to synthesize peroxidase mimics by amination, carbonization, and Fe³⁺-doping of industrial alkali lignin. The Fe³⁺-doped lignin-based peroxidase mimic (Fe-LPM), with active centers of coordination between Fe³⁺ and N atoms, showed higher tolerance to pH value and temperature than natural peroxidase. Using Fe-LPM, 10-100 mmol/L of H₂O₂ and glucose could be colorimetrically detected with the lowest detection limits of 80 μmol/L and 1.5 mmol/L and visual detection limits of 1.0 mmol/L and 10 mmol/L, respectively. The Fe-LPM maintained peroxidase-like activity after 10 cycles and could even be used for H₂O₂ detection in practical samples. This work not only provides a new approach to synthesize peroxidase mimics using biomass materials but also promotes the high-value utilization of lignin.     

高温脱胶对大麻纤维成分与结构的影响

研究了大麻纤维高温脱胶技术,讨论了脱胶温度和碱量对大麻纤维成分与结构的影响。用SEM、FT-IR、XRD对大麻纤维高温脱胶前后的表面形态结构、聚集态结构进行了表征。实验结果表明:高温脱胶后大麻纤维中的半纤维素和木质素含量分别下降了79.1%和83.5%,纤维素含量提高;大麻纤维的结晶度上升,其结晶度与NaOH的质量分数及反应温度有关。     

微波消解预处理碱木质素制备阳离子型表面活性剂

以碱木质素（AL）为原料,采用微波消解预处理AL,随后采用季胺化反应制备得到木质素基离子型表面活性剂。探究H₂O₂用量、微波功率、微波时间对产物性能的影响,并利用电位滴定、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计和光学接触角测量仪等对AL及其季铵化产物（ALG）、微波消解预处理木质素（ALM）及其季铵化产物（即木质素基阳离子型表面活性剂,ALMG）进行表征。结果表明,微波消解预处理的最佳反应条件是：H₂O₂用量8.4 wt%、微波时间7 min、微波功率140 W。经微波消解预处理后,ALM的酚羟基含量明显提高（由AL的1.29 mmol/g提高至ALM的2.39 mmol/g）。经季铵化接枝后,ALMG具有较低的表面张力,相同质量浓度（0.1 g/L）下,ALMG溶液的表面张力为36 mN/m,显著低于ALG溶液的表面张力（47 mN/m）;ALMG临界胶束浓度值为0.6 g/L,可用作润湿剂。     

木素脱氢聚合物-葡萄糖复合体形成机理的研究

为阐明植物纤维细胞壁中木素与聚葡萄糖化学键的连接,本研究探讨了在(6-13C)葡萄糖和纤维二糖的存在下,松柏醇葡萄糖苷的过氧化物酶催化脱氢聚合过程中与碳水化合物之间化学键的形成。研究发现,木素脱氢聚合物(DHP)能与(6-13C)葡萄糖形成DHP-(6-13C)葡萄糖的聚合物,核磁共振碳谱(13C NMR)分析结果表明,葡萄糖C6位上的碳与木素结构单元以苯甲醚键连接。此外,研究还发现,木素前驱物与纤维二糖之间发生了共聚,得到了DHP-纤维二糖的复合体,13C NMR分析结果表明,纤维二糖与DHP之间可能存在苯甲醚键、苯甲酯键和α-缩醛键等化学键的连接。     

Electrospun porous carbon nanofibers derived from bio-based phenolic resins as free-standing electrodes for high-performance supercapacitors

Phenolic resins were employed to prepare electrospun porous carbon nanofibers with a high specific surface area as free-standing electrodes for high-performance supercapacitors. However, the sustainable development of conventional phenolic resin has been challenged by petroleum-based phenol and formaldehyde. Lignin with abundant phenolic hydroxyl groups is the main non-petroleum resource that can provide renewable aromatic compounds. Hence, lignin, phenol, and furfural were used to synthesize bio-based phenolic resins, and the activated carbon nanofibers were obtained by electrospinning and one-step carbonization activation. Fourier transform infrared and differential scanning calorimetry were used to characterize the structural and thermal properties. The results reveal that the apparent activation energy of the curing reaction is 89.21 kJ·mol^–1 and the reaction order is 0.78. The activated carbon nanofibers show a uniform diameter, specific surface area up to 1100 m²·g^–1, and total pore volume of 0.62 cm³·g^–1. The electrode demonstrates a specific capacitance of 238 F·g^–1 (0.1 A·g^–1) and good rate capability. The symmetric supercapacitor yields a high energy density of 26.39 W·h·kg^–1 at 100 W·kg^–1 and an excellent capacitance retention of 98% after 10000 cycles. These results confirm that the activated carbon nanofiber from bio-based phenolic resins can be applied as electrode material for high-performance supercapacitors.     

木质素基表面活性剂研究现状

木质素作为一种天然高分子化合物,其来源丰富,可以用来代替石油资源制备表面活性剂,缓解当前石油资源枯竭的问题。常见的木质素基表面活性剂有阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂以及非离子表面活性剂。木质素基表面活性剂在工业领域具有广泛的应用范围,可以作为染料分散剂、混凝土减水剂、沥青乳化剂以及原油采集过程中的驱油剂等。木质素基表面活性剂的开发利用为生物质产品的高值化利用开辟了一条新的路径。     

木质素荧光研究进展

木质素是植物细胞壁荧光的主要来源,是一种天然高分子荧光材料,但木质素的荧光机理和调控机制不明确,制约了其荧光特性的高值利用。本文从木质素荧光团化学结构的筛选和木质素荧光团间聚集耦合态的研究两方面出发,系统地综述了木质素荧光的研究现状,并分别对其研究思路和存在的科学问题进行了总结和凝练。分析表明,首先,由于木质素的自吸收效应和荧光淬灭剂的存在,仅从荧光强度和发射波长两方面筛选与真实木质素荧光相近的模型物作为其荧光团的结论存在一定局限性;其次,木质素荧光团间存在相互作用,单独分析木质素荧光团的化学结构意义有限,木质素真实发光基团是这些荧光团间的聚集耦合态;再次,在木质素微结构聚集行为研究和聚集诱导发光理论的基础上,已从宏观层面明确了木质素胶团间和胶团内两种基本聚集行为对其荧光的影响规律和作用机制,今后的研究应完善木质素聚集荧光行为的关联模型,并从微观分子层面深入揭示木质素荧光团间的耦合机制;最后,木质素荧光并非是一个单纯的光物理性质研究,更是一个由木质素化学结构解析、木质素微结构调控、木质素激发态能量转移等多方向交叉形成的综合性课题,揭示木质素荧光机制仍然是一个具有挑战性的工作,进而会对木质素其他方向的研究起到促进作用。