NaOH冷冻-HCl再生预处理辅助碳基固体酸水解纤维素研究

本研究以提高纤维素转化率和还原糖得率为目标,以玉米秸秆制备的碳基固体酸为催化剂,采用Na OH冷冻-HCl再生为预处理方法,考察了预处理过程中Na OH浓度及纤维素水解过程中水解温度和水解时间对纤维素水解效果的影响。结果表明,在水解温度180℃、水解时间3h、纤维素0.15g、催化剂用量0.45g的条件下,纤维素水解还原糖得率38.78%,纤维素的转化率45.6%,与相同工艺条件下未经预处理的纤维素相比,还原糖得率及纤维素转化率分别提高了30.88%和31.1%,说明Na OH冷冻-HCl再生处理纤维素能够辅助提高碳基固体酸催化水解纤维素的效率。     

酸枣核壳糠醛渣微晶纤维素的制备及其性能研究

以酸枣核壳糠醛渣为原料,利用硝酸―乙醇法提取纤维素,用稀盐酸水解纤维素制备微晶纤维素。在单因素实验的基础上采用正交试验法研究盐酸浓度(A)、料液比(B)、水解温度(C)、水解时间(D)对微晶纤维素得率的影响。结果显示,制备酸枣核壳糠醛渣微晶纤维素的最佳工艺条件为:盐酸浓度5%,料液比1∶10,水解温度100℃,水解时间2.5 h,在该条件下制备的微晶纤维素聚合度为266.07,结晶度为76.49%,得率为89.21%,产品性能优良,工艺条件稳定。本研究为酸枣资源的综合加工利用提供了一条新的途径。     

多孔秸秆碳磺酸催化纤维素水解研究

以玉米秸秆为原料、NaOH为造孔剂,采用碳化-活化制备多孔秸秆碳磺酸(PSCSA),用于纤维素的水解。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、N₂吸脱附分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等对PSCSA进行表征分析,表明PSCSA为不定形碳结构并有部分微弱的石墨结晶,含有羟基(-OH)、羧基(-COOH)、磺酸基(-SO₃H),且表面为多孔形貌。在多孔秸秆碳磺酸添加量为2.5g·g^-1(纤维素)、底物纤维素浓度为3mg·m L^-1、190℃水解1h的条件下,多孔秸秆碳磺酸催化纤维素水解还原糖得率可达60.61%。     

金属离子助催化稀酸水解纤维素工艺的研究

以小麦秸秆为原料,采用正交试验考察了硫酸浓度、Fe2+浓度、反应温度和反应时间等因素对稀酸水解纤维素的还原糖得率的影响,得到了优化的纤维素水解反应工艺组合:反应温度180℃,Fe2+浓度0.0375mol/L,硫酸质量分数1%,反应时间90min。研究了Fe2+、Ni2+、Na+、Mg2+四种金属离子对稀酸水解纤维素制备还原糖的影响,结果表明,金属离子能明显提高稀酸水解纤维素的转化率和还原糖得率,其助催化作用的大小依次为:Fe2+Na+Ni2+Mg2+,Fe2+对稀酸水解小麦秸秆制备还原糖的催化效果最佳,还原糖得率最高可达73.05%,纤维素转化率达到85.79%。     

超声波-微波辅助柠檬酸催化纤维素水解条件

以柠檬酸为催化剂,采用超声波-微波相结合的辅助手法对自制稻草纤维素进行了水解研究。以还原糖得率为指标,在单因素试验的基础上,通过3因素3水平的正交试验考察了酸浓度、超声波处理时间和微波加热时间对指标的影响。对实验结果进行了极差分析和方差分析,结果表明,最佳反应条件为：柠檬酸浓度20%、超声波处理90 min、微波500 W加热30 min,此时还原糖得率最高,达64.46%。对稻草纤维素原料和水解残渣进行了红外表征,结果显示,水解残渣仍以纤维素的形式存在,可重新水解,提高原料利用率。     

落叶松和毛白杨制备纳米结晶纤维素的性能对比

本研究以落叶松和毛白杨浆粕为原料,用酸水解法、超声处理分别制备纳米结晶纤维素,并研究原料的α-纤维素含量和聚合度等性质对制备所得纳米结晶纤维素得率、结构、结晶度和热稳定性的影响。实验所选用落叶松浆粕的α-纤维素质量分数为 88.93 %,平均聚合度达到1048.11,而毛白杨浆粕的α-纤维素质量分数为 85.90 %,平均聚合度为976.07。结果表明:酸水解处理对浆粕纤维中排列致密的结晶区影响不明显,但是会破坏非结晶区造成结晶度提高,而超声处理会使结晶度下降;由落叶松浆粕制备所得纳米结晶纤维素的得率高、晶面特征吸收峰显著,且热稳定性较好(热降解温度为 295.2 ℃),而由毛白杨浆粕制备所得的纳米结晶纤维素的热降解温度为 283.1 ℃。     

秸秆中木质素对其超低酸水解过程的影响

以湖北稻草秸秆为研究对象,研究了超低酸水解木质纤维素的适宜条件,测定了适宜条件下的超低酸法水解15种不同种类秸秆的纤维素及半纤维素的转化率、还原糖得率及结晶度的变化。实验结果表明:秸秆投料量3 g、硫酸投料量45 mL(硫酸质量分数0.05%)、搅拌转速500 r/min、反应温度210 ℃、反应时间10 min为适宜的水解条件。对15种不同种类秸秆的水解结果统计得到,随着秸秆中木质素含量的增大,纤维素和半纤维素的转化率都逐渐降低,还原糖得率逐渐降低;通过SEM和X衍射分析水解前后的木质纤维素结构,得到了木质素影响水解过程的方式:1)木质素含量越大,纤维素的结晶度越大,纤维素的非晶化越困难,从而影响了纤维素的水解;2)原木质素不溶于反应体系且在酸性条件下相对稳定,富木质素层的木质素阻碍反应物与产物扩散,使富木质素层内的纤维素、半纤维素水解速率降低;3)木质素含量越高,木质纤维素的富木质素层越厚、强度越大,水解时难以从颗粒表面脱落,进一步降低水解速率。     

N-糖基化对黑曲霉AnLPMO15g与纤维素酶协同作用的影响

裂解性多糖单加氧酶(LPMOs)辅助活性9家族蛋白(AA9)可有效促进纤维素酶降解纤维素。为研究N-糖基化对来源于黑曲霉的AA9蛋白AnLPMO15g与纤维素酶协同性的影响,采用定点突变的方法,将An LPMO15g中3个N-糖基化修饰位点(151、334、385)上的天冬酰胺用中性谷氨酰胺取代。结果表明,作用于微晶纤维素时,突变体N-151产生的还原糖量比AnLPMO15g提高了10.34%,突变体N-385产生的还原糖量降低了12.73%,突变体N-334变化不显著;作用于稻草粉时,3个突变体产生的还原糖量均高于An LPMO15g,提高幅度为7%～19%。当与纤维素酶共同作用于微晶纤维素时,只有突变体N-334产生的还原糖量较AnLPMO15g显著提高了38.89%;共同作用于稻草粉时,突变体N-334和N-385产生的还原糖量略高于AnLPMO15g。由此可见,N-糖基化修饰对AnLPMO15g及其与纤维素酶协同降解作用均有不同程度的影响,其中N-151和N-385位点的糖基化修饰对提高An LPMO15g与纤维素酶协同降解活性尤为重要。     

构树皮蒸汽爆破预处理的研究

研究了蒸汽压力和保压时间对构树皮蒸汽爆破预处理后酸水解还原糖得率的影响。确定当蒸汽压力为 2.2 MPa,保压时间为 9 min 时,还原糖总得率最高,为原料理论含糖量的 76.48%,而未经蒸汽爆破预处理直接酸水解的还原糖得率仅为理论得率的 47.25%。原料经蒸汽爆破预处理后再酸水解的还原糖总得率比直接酸水解的还原糖得率提高了 61.86%。通过扫描电镜对比观察了蒸汽爆破预处理对纤维结构的作用效果。     

硫酸改性Ti-MCM-41分子筛催化水解纤维素

以硫酸钛为钛源,硅酸钠为硅源,十六烷基三甲基溴化铵为模版剂,采用水热晶化法合成出Ti-MCM-41介孔分子筛,用浸渍法得到硫酸改性Ti-MCM-41分子筛。采用XRD和BET对硫酸改性Ti-MCM-41分子筛进行结构表征,结果发现,Ti-MCM-41分子筛经硫酸改性后仍然具有规则有序的介孔结构和较大的比表面积（604．84m^2／g）。用硫酸改性Ti-MCM-41分子筛催化纤维素水解并探讨了反应温度、反应时间、催化剂用量及液固比对纤维素水解的影响。实验结果表明,硫酸改性Ti—MCM．41分子筛能够明显降低纤维素的残渣率,提高总还原糖和5-羟甲基糠醛（5-HMF）的收率;最佳的反应条件是：反应温度230℃,反应时间15min,催化剂加入量为纤维素／催化剂质量比2：0.3,液固比30,此条件下残渣率为11．95％,总还原糖收率为47．23％,5-HMF收率为20．70％。     

Mechanism of increasing the reducing sugar yield in cellulose hydrolysis via modification with 2,4-dianilino-6-chloro-s-triazine

Cellulose, one of the most abundant and useful natural resources from products of forests, has become increasingly important because of its conversion to bio-ethanol. Yet, the low yield of the conversion is the key problem that should be solved. Microcrystalline cellulose was chemically modified with 2,4-dianilino-6-chloro-1,3,5-triazine to increase the yield of hydrolysis of cellulose for high glucose generation. The modifier, 2,4-dianilino-6-chloro-1,3,5-triazine, was synthesized from 2,4,6-trichlorine-1,3,5-triazine and aniline, and the chemical structure of the modifier was determined by Fourier transform-infrared, nuclear magnetic resonance and mass spectrometry techniques. The structure of the modified microcrystalline cellulose was characterized by Fourier transform-infrared spectrometry and wide-angle X-ray diffraction techniques. The hydrolysis of the modified microcrystalline cellulose had been studied and the yield of the reducing sugar reached the highest when the relative molar percentage of 2,4-dianilino-6-chloro-1,3,5-triazine to the cellulose (based on the remained glucose unit) was about 30 %. The change of the crystalline structure of cellulose by chemical modification, which was suggested by wide-angle X-ray diffraction spectra, was propitious to the hydrolysis of cellulose. Furthermore, the yield of hydrolysis varied with the loading of the modifier which was due to the change of the crystalline structure of the modified cellulose. It might be a probable mechanism of yield improvement via modification that was verified by the calculated result of crystalline index and crystallite size.     

三肼基均三嗪制备的研究

本课题采用一步合成法,以三聚氰氯和80%水合肼为原料,以无水乙醇为溶剂,反应得到三肼基均三嗪,符合绿色化学工业的发展方向。同时对影响产品产率的反应物的投料比、反应时间、反应温度等条件进行了探究,最终确定最佳反应条件为n(三聚氰氯)∶n(80%水合肼)=1∶9,反应时间为2 h,反应温度为50℃。     

Isolation and Characterization of Microcrystalline Cellulose from Bamboo Pulp Through Extremely Low Acid Hydrolysis

Microcrystalline cellulose (MCC) has a wide range of applications in food, chemical, pharmaceutical industries, etc. In this study, the one-step preparation of MCC from bleached Kraft bamboo pulp (BKBP) by extremely low acid (ELA; acid concentration ≤0.1?wt %) was demonstrated. The experimental data indicate that the crystallinity, degree of polymerization (DP), and yield of MCC were strongly affected by the time and temperature of hydrolysis, as well as the concentration of hydrochloric acid (HCl). Rod-like MCC was obtained with a yield of 76.4% (based on the mass of original BKBP) and exhibited high crystallinity and narrow particle diameter distribution (78.7%, 30–70?μm) under optimal conditions (acid concentration of 0.08?wt%, 165?°C, 40?min). The Fourier transform-infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) measurements showed that the resulted MCC maintained cellulose I structure. Thermal analysis demonstrated that the as-prepared MCC exhibited good thermal stability. The ELA hydrolysis process may provide a green alternative for the manufacture of MCC from bleached Kraft bamboo pulp.     

基于溶胶-凝胶技术制备纳米纤维素的表征

通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、热重、透射电子显微镜分析及激光粒度分析对基于溶胶-凝胶技术制备的纳米纤维素进行表征,结果表明原料微晶纤维素超分子结构为纤维素Ⅰ型,制备的纳米纤维素为纤维素Ⅱ型;微晶纤维素的结晶度为87.54%,纳米纤维素的结晶度为73.49%,纳米纤维素结晶度较微晶纤维素有所下降;制备的纳米纤维素热稳定性低于微晶纤维素;纳米纤维素平均粒度425 nm,粒度分布呈现正态分布;纳米纤维素长径比为5∶1～40∶1。     

微晶纤维素/聚乳酸复合材料的性能研究

以微晶纤维素为填充剂,聚乳酸为基体,采用熔融共混法制备PLA/MCC生物降解复合材料。考察了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面处理的微晶纤维素对复合材料性能的影响。结果表明,PMMA包覆MCC增加了弯曲强度。表面改性处理提高了MCC的热稳定性,使其加工温度提高了。     

第三代烟碱类杀虫剂呋虫胺的合成

叙述了第三代烟碱类杀虫剂呋虫胺的5种合成方法。采用"(四氢-3-呋喃)-甲基对甲苯磺酸酯"的合成方法进行了试验。(四氢-3-呋喃)甲醇用对甲苯磺酰氯酯化,甲基硝基胍用甲醛、甲胺环化,1,5-二甲基-2-硝基亚胺六氢-1,3,5-三嗪和3-四氢呋喃甲基对甲苯磺酸酯缩合,分解制得呋虫胺。总收率60.5%(以甲基硝基胍计),含量98%。该法最易工业化。     

新型含三嗪结构氧杂膦菲阻燃剂的合成

以三聚氯氰、对羟基苯甲醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物(DOPO)为主要原料,经两步反应合成了一种新型含三嗪结构氧杂膦菲阻燃剂PN-FR。第一步反应以三聚氯氰、对羟基苯甲醛为原料,二氯甲烷和水为混合溶剂,相转移催化剂作用下回流反应2 h,得2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪(ZJT),收率98.8%;第二步在n(DOPO)∶n(ZJT)∶n(催化剂)=3.2∶1∶0.8,66℃回流反应3 h条件下得目标产物PN-FR,收率95.8%。用FTIR、EA、1HNMR、LC/MS、TG和DSC对中间体和产物作了结构表征和热性能分析。将该阻燃剂初步应用于环氧树脂绝缘层压板的阻燃,当阻燃剂质量分数为15%时,绝缘层压板氧指数达到36.2,通过UL-94 V-0级测试。该文研究工作的新颖性,已为四川省科学技术信息研究所2006年10月26日出具的第A0601512号《科技查新报告》所证实。     

Extraction and characterization of cellulose nanocrystals from cotton fiber by enzymatic hydrolysis-assisted high-pressure homogenization

Cellulose nanocrystals (CNCs) have attracted increasing attention in the field of nanomaterials because of its high aspect ratio, good structure, and high thermal stability. In this study, enzymatic hydrolysis-assisted high-pressure homogenization was applied as an environmentally friendly technique to extract CNCs from cotton-derived microcrystalline cellulose (MCC). The overall optimization of enzymatic pretreatment was conducted by response surface methodology, and the maximum CNCs yield was 40.09% under the optimized experimental conditions. The extracted CNCs under the optimal conditions showed needle-like shape with a length of 100–250 nm and a width of 5–10 nm and exhibited an overall particle size range of 3–80 nm. The basic chemical structure of cellulose was not changed after enzymatic hydrolysis and high-pressure homogenization. The CNCs exhibited slightly lower crystallinity and higher thermal stability than MCC. High aspect ratio CNCs extracted in this present study have great potential as a reinforcing agent in biodegradable packaging materials.     

纤维素纳米晶制备和表征实验条件研究

针对《新编大学化学实验》(下册)中纤维素纳米晶的制备与表征实验的实验方法和测试条件不够完整的不足,通过对比实验得出制备纤维素纳米晶的最优条件为:反应温度为50℃,反应时间为2 h,硫酸浓度为60%。XRD测试表征纤维素纳米晶的结构属于Ⅰ型,结晶度为75.49%。马尔文粒径测试得到其Zeta粒径主要分布在50~100 nm范围内。实验结果的准确性高。     

PLA/MCC复合材料的制备及其性能

以水稻秸秆经碱解、酸解得到的微晶纤维素(MCC)作为聚乳酸(PLA)的改性材料,通过溶液共混、流延成膜制备了PLA/MCC复合膜,采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜等对其性能进行了表征。结果表明:水稻秸秆中木质素、半纤维素等杂质大部分被有效除去,当NaOH质量分数为5%时,去除率最大,MCC成功制备;当MCC质量分数为8.3%时,可以最大程度改善PLA/MCC复合膜的拉伸性能,MCC与PLA结合最好,而MCC的加入会使复合膜的热稳定性有所降低。