木质素催化氧化解聚研究进展

木质素是自然界中唯一能直接提供芳环的可再生资源。然而,受制于其分子中致密的三维网状芳环结构和复杂化学键合方式,超过98%的工业木质素在纸浆和造纸工业中被焚烧,造成极大的资源浪费。木质素氧化解聚转化为香草醛等高度官能化的单体是一个重要且有前景的手段。文章主要介绍了木质素的结构、种类和解聚方法,从催化剂以及催化转化路线方面详细介绍了目前国内外在木质素氧化解聚研究领域的最新进展。在此基础上,对近期热门的非常规活化方法进行了调研与分析。最后总结了当前木质素氧化解聚研究存在的问题,并提出了未来可能的发展方向。     

分散剂对煤泥选煤厂煤浆特性的影响研究

对聚合物改性木质素和萘磺酸盐两种分散剂的制浆性能进行了试验研究。研究结果表明:聚合物改性木质素分散剂对煤泥煤浆的分散性效果不佳,制备的浆体粘度较大、稳定性较好;萘磺酸盐分散剂对煤泥煤浆的分散性效果较好,降粘效果强;复合分散剂的定粘浓度、稳定性效果都较理想,但其分散效果与煤泥类型有关。     

羟甲基化木质素/纤维素气凝胶粒子的制备、表征及吸附性能

以羟甲基化木质素和纤维素为原料，NaOH/尿素水溶液为溶解体系，采用冷冻干燥法制备羟甲基化木质素/纤维素气凝胶粒子。采用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪、X射线衍射（XRD）仪、比表面积及孔径分析仪等对其结构进行了表征。研究结果表明：羟甲基化木质素分子通过氢键作用附着在纤维素骨架上，气凝胶内部仍保持三维网状结构，羟甲基化木质素的引入使得气凝胶表面出现明显收缩，网状结构的致密度随着羟甲基化木质素用量提高而逐渐降低；同时气凝胶粒子具有纤维素Ⅱ型红外吸收峰和XRD衍射峰；粒子表现出Ⅱ型吸附/脱附等温线，孔径均在15 nm以下，且随着羟甲基化木质素用量不断提高，比表面积、孔容均有所减小，HKL-4的比表面积为105.3m²/g，孔容为0.336 6cm³/g，孔径为13.67nm。吸附性能分析表明在25℃下吸附5 h，HKL-4气凝胶粒子对金胺O、亚甲基蓝和罗丹明B的吸附量分别为33.06、96.06和43.26mg/g，对亚甲基蓝的饱和吸附量可达208.7 mg/g，吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型，主要为单分子层吸附。     

漆酶催化木质素与硫酸铝结合鞣制工艺的研究

木质素是自然界中唯一能提供可再生芳香族化合物的生物质材料,由于其主要结构单元的活性较低,直接应用于皮革的鞣制工段不能取得理想的鞣制效果。本文以漆酶为催化剂,以1-羟基苯并三唑(HBT)为介体对木质素磺酸钠进行催化氧化得到漆酶/介体催化后的木质素磺酸钠(OL),对其相对分子质量进行分析,并将其与硫酸铝用于绵羊酸皮的结合鞣制工艺研究,对鞣前浴液的pH、OL和硫酸铝的用量以及鞣制顺序等工艺条件进行优化,最后考察了坯革相关的物理机械性能。结果表明,当鞣前浴液pH为6,OL和硫酸铝的用量分别为12%和5%,先OL鞣再硫酸铝鞣制所得成革的各项指标最佳。成革收缩温度(Ts)可以达到82.3℃,与未做任何处理的木质素结合硫酸铝鞣制的皮革相比,各项物理机械性能均得到了较大的提升。     

Ni-P/HZSM-5催化木质素降解制备酚类化学品

采用Ni-P复合改性HZSM-5催化剂催化木质素降解制备高附加值的单酚类化学品，探讨了催化剂种类、金属负载量、反应温度、反应时间以及溶剂种类对木质素催化降解制备酚类化合物的影响。同时采用X射线衍射仪（XRD）、比表面积和孔径分析仪（BET）、化学吸附仪（NH₃-TPD）、热重分析仪（TG）以及气相色谱质谱联用仪（GC/MS）对催化剂以及液相产物进行分析表征，同时探讨其催化失活以及再生机制。结果表明：Ni、P高度分散在HZSM-5催化剂的表面，Ni的添加有效地弱化了C－C键，致使β-O-4和α-O-4发生断裂，有效地提高了木质素加氢解聚的活性，减少了焦炭的生成，但催化剂的再生水热稳定性较差，重复使用性较低。当采用甲醇为供氢试剂，在反应温度为220℃，氢气压力为2MPa，反应时间为8h，催化剂负载量为10%，NaOH为共催化剂时，其木质素的转化率为98.6%，酚类化合物的含量达到74.97%。产物以苯酚、愈创木酚和紫丁香酚为主，低温促进了紫丁香酚的产生。     

Ni/CaO-SiO2催化剂对β-O-4木质素模型化合物氢解产物分布的影响

采用均匀共沉淀法制备Ni/CaO-SiO₂固体碱催化剂，选择2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯基乙醇作为典型β-O-4木质素模型化合物进行催化剂性能评价。考察了不同Ni、CaO质量分数的Ni/CaO-SiO₂催化剂对β-O-4氢解转化反应的催化活性，探究其对β-O-4产物分布的影响。结果表明：Ni在β-O-4催化转化反应中起主导作用，Ni质量分数的增加有利于β-O-4的催化转化；不同质量分数的Ni, CaO均会对β-O-4的转化产物分布造成一定影响，随着Ni质量分数的增加，β-O-4转化产物种类增加，而CaO的添加会影响1-苯基乙醇的生成。考察不同载体的催化剂对β-O-4 催化转化产物分布的影响，并结合XPS表征发现：其产物分布变化主要由Ni与CaO的相互作用引起，与载体无关。在此基础上，提出了Ni/SiO₂与Ni/CaO-SiO₂催化裂解β-O-4中C-O醚键可能的反应路径。     

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。     

甘油预处理蔗渣的木质素分离提取及结构表征

以甘油分别对甘蔗渣进行常压甘油自催化（AGO）预处理和常压甘油碱催化（al-AGO）预处理。利用酸沉法分别从预处理液中得到自催化甘油木质素（AGOL）和碱催化甘油木质素（al-AGOL）。利用单因素实验和正交实验得到最佳木质素提取工艺为转速8000r/min、离心时间15min、甘油混合液pH为3、甘油混合液浓度10%，在该条件下木质素AGOL和al-AGOL提取率分别达到72%和76%。采用扫描电镜（SEM）、元素分析、紫外光谱（UV）、凝胶色谱（GPC）、核磁共振¹H谱、热重分析以及抗氧化活性分析等技术手段对提取得到的木质素进行结构表征。结果表明：从甘蔗渣中提取的球磨甘蔗木质素（MBL）、AGOL和al-AGOL主要呈现出球形特征；AGOL和al-AGOL具有相似的活性特点，与MBL相比，AGOL和al-AGOL的分子量更小、分布更窄、均一性更好，热稳定性和抗氧化活性更高，有望成为重要的工业原料。     

木质素与高密度聚乙烯共热解特性研究

生物质与塑料共热解是一种非常有效的生物质利用方法之一,但由于生物质结构的复杂性,共热解过程的机理尚不明晰。木质素是生物质的主要组分之一,本文通过热重-质谱联用仪和裂解器-气相色谱质谱仪研究其与高密度聚乙烯共热解过程,获取共热解特性及热解产物分布特性,以揭示共热解过程机制。结果显示,木质素与高密度聚乙烯共热解过程存在协同效应,使得热解失重速率加快,热解固体残渣含量减少。共热解过程有利于CH₄、H₂O、CO和C₂H₄的生成,抑制CO₂的生成。同时,酚类、醇类和糖类等含氧化合物产量减少,烷烃和烯烃类化合物产量增加。结果表明,共热解过程会发生氢转移现象,氢与木质素衍生热解产物结合发生反应,从而抑制含氧化合物的生成,促进烷烃类和烯烃类化合物生成。     

木质素化学降解及其在聚合物材料中应用的研究进展

木质素是自然界储量丰富的可再生天然酚类高分子，可替代传统化石资源应用于聚合物材料合成。木质素分子结构中的大分子刚性骨架可赋予材料独特的力学性能和热稳定性。但木质素化学组成和分子结构复杂、反应活性低，限制了在聚合物材料领域的应用。化学降解是一种高效、高选择性且应用广泛的降解方法，经化学降解处理得到的木质素低聚物具有活性官能团多、反应活性高、溶解性好等优点，有利于拓展木质素在聚合物材料领域的高附加值应用。重点综述了近年来国内外有关木质素化学降解及其降解产物应用于聚合物材料的研究进展。