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1. 生物质气化技术的发展现状及展望
李学琴, 刘鹏, 吴幼青, 雷廷宙, 吴诗勇, 黄胜
林产化学与工业    2022, 42 (5): 113-121.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.05.016
摘要1151)   HTML572)    PDF(pc) (1994KB)(865)    收藏

为促进生物质气化技术的发展及气化产物的利用,重点介绍了国内外生物质气化技术的发展及产业现状、气化炉类型及发展现状,提出了生物质气化技术的优缺点;同时,也发现虽然我国生物质资源丰富且生物质具有可再生性、污染较小、蕴藏量大、分布广泛、零碳排放等优异的特点,但由于其收-储-运体系不完善、资金链短缺及副产物较多等一系列问题导致其国际化困难。展望了我国生物质气化技术不仅要走扎实的基础研究和开发路径,也要考虑生物质气化技术的总体需求以及与其他技术的竞争等方面作为未来发展方向及重要攻关点,期望能为生物质气化技术的进一步发展及气化产物的高值化利用奠定坚实的基础。

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2. 单宁酸的热性能及热分解动力学研究
鲁玉鑫, 卢林刚
林产化学与工业    2022, 42 (3): 83-89.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.011
摘要1057)   HTML110268666)    PDF(pc) (4869KB)(715)    收藏

单宁酸(TA)是一种多羟基的芳香族生物质,通过热重实验分析了TA的热性能,马弗炉加热实验观察TA的成炭过程,并采用KAS和Ozawa法计算其表观活化能,Satava法确定最概然机理函数。热失重分析表明:TA在182 ℃左右时进入快速失重状态;达到800 ℃时,TA在氮气气氛中的残炭量为15.29%,在空气气氛中由于436~538 ℃温区的第二次快速失重使得残炭量为1.97%。宏观成炭实验发现:TA受热会形成膨胀炭层,其中100~200 ℃时出现空心状炭层,300~400 ℃时形成实心炭层,且膨胀明显、完整致密、光泽度好,有成为膨胀型阻燃剂中新型碳源的潜力。热分解动力学研究结果表明:TA在氮气气氛下的热分解表观活化能为494 kJ/mol,lgA为111.32,快速失重阶段的最概然机理函数为G(α)= [-ln(1-α)]1/nn=0.105 3,其热分解机理符合J-M-A方程,属于随机成核和核随后增长反应。

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3. 生物基水凝胶制备与应用研究进展
王硕, 王永贵, 肖泽芳, 谢延军
林产化学与工业    2022, 42 (5): 122-136.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.05.017
摘要517)   HTML4010)    PDF(pc) (4081KB)(705)    收藏

首先介绍了生物基水凝胶材料的研究背景和应用现状,并根据交联机制的不同,对物理水凝胶和化学水凝胶进行了分类和阐述,接着以生物质原料作为划分依据,分别对纤维素、壳聚糖、蛋白质等生物基材料制备的水凝胶作了归纳性介绍,包括纤维素的溶剂体系、纤维素基水凝胶的制备及纤维素衍生化改性方法;壳聚糖基水凝胶的原料来源和改性方法, 以及通过其分子链上的胺基形成的静电相互作用和亚胺键等交联机制;蛋白质基水凝胶中多肽分子链β-折叠自组装的交联方式及其良好的生物相容性和生物活性等特点;淀粉、海藻酸钠、卡拉胶等亲水性天然高分子以物理或化学交联方式制备的生物基水凝胶。同时,对功能化生物基水凝胶在生物医学领域的应用进行了详细阐述,包括药物缓释和靶向传输、细胞培养基、组织修复支架、伤口敷料等。此外,还总结了生物基水凝胶作为吸附材料在环境领域的应用和研究,并对其在包装材料,驱动传感、光电催化等领域的应用进行了阐述。最后,归纳了生物基水凝胶面临的发展机遇和挑战,并对未来研究方向进行了展望。

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4. Aspen Plus计算机模拟技术在纤维乙醇原料预处理中的应用研究进展
王芳, 张红丹
林产化学与工业    2022, 42 (4): 119-130.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.017
摘要421)   HTML5932)    PDF(pc) (2999KB)(685)    收藏

预处理是木质纤维原料以糖基平台为基础的生物炼制的关键步骤,在对目前常用的稀酸/碱、蒸汽爆破、高温热水、微波、亚临界CO2、离子液体、低共熔溶剂、有机溶剂、研磨/粉碎、生物预处理等方法的优缺点及对后续酶解发酵研究进展进行综述的基础上,介绍了国内外基于Aspen Plus流程模拟和技术经济分析等在生物质原料经预处理联产乙醇和平台化学品的利用情况,最后总结了Aspen Plus计算机模拟技术在生物质原料经预处理生产乙醇方面存在的不足,提出了今后可以深入开展的研究方向。

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5. 生物质基刺激响应型水凝胶研究进展
刘玉鹏, 况培培, 陈莹, 王基夫, 王春鹏, 储富祥
林产化学与工业    2022, 42 (3): 126-134.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.017
摘要567)   HTML138339591)    PDF(pc) (3151KB)(609)    收藏

刺激响应型水凝胶是一种快速发展的新型功能高分子新材料,该水凝胶可以主动感受外部环境的差异,并以体积的溶胀或收缩等特定的方式将其感受到的变化反映到外界,在生活和生产的众多领域中显示出巨大的应用潜力。生物质原料作为可再生的自然资源,近年来已被广泛应用于制备刺激响应型水凝胶,特别是随着可控/活性聚合、点击化学、动态共价键、超分子自组装、超分子聚集态调控等分子工程技术的快速发展和应用,能在一定程度上克服生物质大分子本身的结构缺陷,构筑出含有生物质原料分子独特结构的刺激响应型水凝胶,并促进了生物质利用的新型绿色合成策略、多功能化技术、简单模块化的合成工艺、现代生物技术等技术的发展。本文从刺激响应型水凝胶的刺激响应方法和类型出发,分别介绍了温度响应型、酸碱响应型、光响应型、电响应型、磁响应型和多重响应型6种类型水凝胶,重点阐述了生物质原料独特分子结构对刺激响应型水凝胶性能的影响机制,总结了不同环境响应型生物质基水凝胶在药物控释、生物组织工程、生物传感器、吸附材料、细胞培养和抗菌材料等方面的应用,并展望其未来发展方向。

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6. 乙酰丙酸酯催化合成研究进展
李磊, 王敏超, 马娇, 许占威, 张雅静, 贾松岩
林产化学与工业    2022, 42 (3): 135-146.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.018
摘要403)   HTML1891366)    PDF(pc) (892KB)(574)    收藏

近年来,乙酰丙酸作为一种重要的生物基平台化合物吸引了广泛的关注,可合成多种具有高附加值的化学品,用于替代燃料、食用香料、塑化剂等领域,尤其是作为替代燃料为可持续发展提供了可行的参考方案。本文综述了近期生物质转化领域涉及乙酰丙酸酯催化合成的研究进展,介绍了乙酰丙酸酯化、糠醇醇解、单糖转化以及纤维素原料转化等方法催化合成乙酰丙酸酯的反应性能与机理,并对乙酰丙酸酯的合成进行了总结与展望。

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7. 肉桂精油和肉桂醛的抑菌、抗氧化和酪氨酸酶抑制活性研究
路露, 束成杰, 葛翎, 潘洁尘, 朱凯, 石宝俊
林产化学与工业    2022, 42 (3): 105-110.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.014
摘要471)   HTML566163)    PDF(pc) (498KB)(551)    收藏

以肉桂精油和肉桂醛为研究对象,采用滤纸片法、最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)法,研究二者对4种细菌(金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和绿脓杆菌)和1种真菌(白色念珠菌)的抑菌效果;采用2, 2’-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺)阳离子自由基(ABTS+·)清除能力和铁离子还原/抗氧化能力(FRAP),抑制酪氨酸酶活性的方法,对比二者的抗氧化和抑制酪氨酸酶活性。研究结果显示:二者对5种供试菌种抑制效果表现出不同敏感性,均对白色念珠菌的抑制效果最佳;综合MIC和MBC结果可知二者对供试菌种的抑制效果具有差异性,其中肉桂醛对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和绿脓杆菌抑制效果明显优于肉桂精油。肉桂精油抗氧化活性优于肉桂醛,16 g/L肉桂精油的ABTS+·清除率为94.1%,是肉桂醛的3倍,FRAP值为1 502 μmol/L,是肉桂醛的5.8倍。肉桂精油和肉桂醛均能显著抑制酪氨酸酶活性,肉桂精油对酪氨酸酶的半数抑制质量浓度(IC50)为4.02 g/L,而肉桂醛对酪氨酸酶的IC50小于1.25 g/L。

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8. 肉桂多糖的结构分析及抗氧化活性研究
李胜男, 程贤, 毕良武, 曾维星, 陈玉湘, 赵振东
林产化学与工业    2022, 42 (3): 34-40.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.005
摘要377)   HTML9830105)    PDF(pc) (749KB)(544)    收藏

为探讨肉桂多糖的抗氧化活性,将肉桂水提物(CE)除蛋白得到粗多糖,通过纤维素DE-52离子柱和丙烯葡聚糖凝胶S-300进行分级分离得到肉桂中性多糖(CNP)。经凝胶渗透色谱(GPC)法测定CNP的相对分子质量(Mr),柱前衍生高效液相色谱法测定肉桂中性多糖的单糖组分,通过甲基化法和核磁共振法测定其单糖的连接方式,采用体外化学模型研究CNP对DPPH·和ABTS+·的清除作用。研究结果表明:CNP的重均相对分子质量(Mw)为3 630;主要的单糖为葡萄糖;单糖的3种连接方式为1,4,5-Ac3-2,3,6-Me3-Glu、1,5-Ac2-2,3,4,6-Me4-Glu、1,5,6-Ac3-2,3,4-Me3-Glu。CNP清除自由基测定结果表明:在质量浓度为2 g/L时,CNP对DPPH·的清除率达到最大为84%,ABTS+·的清除率达到60%。虽然CNP对自由基的清除率比Vc低,但当CNP质量浓度较高(0.5 g/L)时对DPPH·的清除作用与Vc相当。因此CNP抗氧化活性良好,具有很好的开发价值。

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9. 靶向分子印迹吸附材料分离林源活性成分的研究进展
吕慕洁, 王立涛, 王建栋, 曹劲松, 靳豪杰, 付玉杰
林产化学与工业    2022, 42 (4): 107-118.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.016
摘要271)   HTML1849)    PDF(pc) (3214KB)(544)    收藏

我国森林资源储量丰富,其中对人类健康有益的各种林源活性成分的开发利用已成为林业产业发展的一个重要方向和途径。随着我国以林源活性成分为重要物质基础的林业生物制剂产业的快速发展,靶向分子印迹吸附材料在林源活性成分的精准分离和高值化加工中具有重要的产业化应用价值。本文介绍了靶向分子印迹技术的分离原理和分类,以及近年来几种新型靶向分子印迹吸附材料的载体类型,主要包括石墨烯、二氧化硅、碳量子点以及生物基载体。重点阐述了靶向分子印迹吸附材料在分离黄酮、多酚、有机酸、生物碱等林源活性成分方面的应用现状,最后对靶向分子印迹材料用于分离林源活性成分的发展进行了总结和展望,分析了靶向分子印迹吸附材料存在的局限性及靶向分子印迹吸附材料在林源活性成分分离应用中的发展方向。

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10. 5-氯甲基糠醛水解制备5-羟甲基糠醛的工艺优化及反应动力学研究
王帅, 唐兴, 孙勇, 曾宪海, 林鹿
林产化学与工业    2022, 42 (3): 65-74.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.009
摘要335)   HTML2376535)    PDF(pc) (1435KB)(541)    收藏

研究了5-氯甲基糠醛(CMF)在纯水或水/丙酮体系中水解生成5-羟甲基糠醛(HMF),探究了水解反应条件(如溶剂体系、碱中和剂、温度和CMF添加量等)对CMF水解的影响,并分析了其水解反应动力学。研究结果表明:水/丙酮体系有助于减少HMF的副反应,加入连二亚硫酸钠(Na2S2O4)可以进一步阻止腐殖质的产生;1 g CMF在10 mL水/丙酮体积比为1∶4的混合液中,添加0.35 g的CaCO3,温度353.15 K下保温反应28 min,此优化水解条件下CMF转化率为97%,HMF得率可达85%,副产物乙酰丙酸(LA)得率为6%;添加Na2S2O4后,HMF的分离得率可由50%提高到86%。动力学研究结果表明:在水/丙酮体系中CMF水解反应活化能为12.3 kJ/mol,水解速率常数k1=5.56exp(-1.23×104/RT)。

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11. 载铜活性炭的制备及其气相苯吸附性能的研究
徐州, 李伟, 刘守新
林产化学与工业    2022, 42 (3): 1-9.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.001
摘要343)   HTML1354236304)    PDF(pc) (5140KB)(530)    收藏

在椰壳活性炭表面浸渍CuCl2,经二次炭化、活化工艺制得改性活性炭,当CuCl2质量分数为0.3%、0.4%、0.5%和0.7%时,制得的改性活性炭分别标记为AC3、AC4、AC5和AC7。通过扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对改性活性炭进行表征,在常温动态吸附装置中考察改性活性炭对气相苯的吸附-脱附性能。研究结果表明:改性后活性炭表面酸性含氧官能团减少,且铜在活性炭表面及孔隙内部主要以CuO和Cu2O形式存在,随着浸渍CuCl2质量分数的增加活性炭比表面积降低、孔容积减小,但微孔比表面积和比例提高,其中AC5的微孔比表面积为733.20 m2/g,微孔比例达到72.99%。改性活性炭AC5对气相苯吸附性能最佳,对5 mg/L苯的平衡吸附量为356.40 mg/g,平衡吸附时间118.80 min,较原料活性炭(ACraw)均提高了33.38%,吸附性能优于有机气体滤毒盒(3M-3301 CN型和3M-6001 CN型)活性炭。AC5经5次吸附-脱附循环测试后,吸附性能仍能保留80%左右。载铜活性炭通过苯分子中π键与Cu2+中空d轨道发生络合作用,将活性炭对气相苯的吸附作用由物理吸附为主转化为物理-化学联合吸附,从而提高吸附性能。

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12. N, P共掺杂香蒲基炭气凝胶的制备、表征及其电化学性能
黄举, 孙佳明, 张坤, 吴振威, 李伟, 刘守新
林产化学与工业    2022, 42 (4): 1-8.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.001
摘要311)   HTML7854)    PDF(pc) (5060KB)(522)    收藏

以香蒲花序为原料,NH4H2PO4为掺杂剂,经酸性NaClO2预处理、超声波细胞破碎处理、冷冻干燥、高温炭化制备N、P共掺杂香蒲基炭气凝胶(NPCA)。采用SEM、N2吸附/脱附、XRD、XPS对NPCA的形貌、孔隙结构、晶相结构、表面化学组成进行表征,系统研究了掺杂量和炭化温度对NPCA电化学性能的影响。研究结果表明:NPCA是由无定形炭组成的三维网状立体结构;NPCA表面氮元素以吡啶氮(N-6)、吡咯氮(N-5)、石墨化氮(N-Q)和氧化氮(N-X)的形式存在,磷元素以P—O和P—C的形式存在。NH4H2PO4的掺杂量和炭化温度影响NPCA的孔隙结构及表面化学结构。NPAC的较佳制备条件为:香蒲纤维素与NH4H2PO4的质量比为1∶2,炭化温度800 ℃。此条件下制备的NPAC-2-800具有丰富的孔隙结构和表面官能团,比表面积为599.88 m2/g,总孔容积为0.27 cm3/g,微孔容积为0.20 cm3/g,平均孔径为3.69 nm,并且NPCA的N、P质量分数分别为5.69%和5.12%。电化学性能测试结果表明:在6 mol/L KOH溶液、三电极体系中,在1 A/g的电流密度下NPCA-2-800的比电容为249 F/g,比未掺杂NH4H2PO4样品的比电容(106.7 F/g)增加了133.4%,并且具有较好的倍率性能。

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13. 高浓度木质纤维素原料酶解过程分析
陈小燕, 张荣清, 简雅婷, 余强, 王忠铭, 袁振宏
林产化学与工业    2022, 42 (4): 61-67.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.009
摘要249)   HTML3791)    PDF(pc) (594KB)(518)    收藏

以碱处理后甘蔗渣为研究对象,考察了不同物料混匀方式、添加3种低共熔溶剂(DES)、分批补料的进料方式、添加半纤维酶对高浓度底物酶解效率的影响。结果显示:磁力(机械)搅拌能够加快酶解速率,但对提高酶解效率作用较小;低浓度DES的添加对酶解的影响几乎可以忽略;分批补料底物初始质量浓度为150 g/L,分别在12 h、36 h补料100 g/L,使底物总质量浓度达到350 g/L,酶解96 h后,总糖质量浓度达到162.7 g/L,纤维素和半纤维素酶解率均为51%左右;在分批补料基础上,添加1 000 IU/g的半纤维素酶,利用复合酶进行酶解96 h,总糖质量浓度达到218.9 g/L,纤维素和半纤维素酶解率分别为72%和63%,较未添加半纤维素酶时提高了40%和22%。

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14. 水热-硝酸氧化合成发蓝光和绿光木质素基碳点的研究
王颖, 安邦, 徐明聪, 岳金权, 刘守新, 李伟
林产化学与工业    2022, 42 (4): 33-39.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.005
摘要337)   HTML305)    PDF(pc) (8334KB)(504)    收藏

以木质素和间苯二胺为前体,通过简单的一步水热法合成了蓝色发光碳量子点(B-CQDs),进一步通过硝酸氧化作用,合成了绿色发光碳量子点(G-CQDs);通过紫外吸收光谱、荧光光谱、TEM、FT-IR和XPS对两种CQDs的光学性质和结构特征进行表征分析,并测试了G-CQDs的细胞毒性及细胞成像性能。结果表明:硝酸在G-CQDs的合成中起着重要的作用,硝酸的氧化作用使CQDs石墨N含量增加,石墨化程度加深,表面态被钝化,荧光发射波长红移。结构性质分析表明所制备的B-CQDs和G-CQDs主要由C、N、O这3种元素构成,表面都具有—OH、—NH、C—O和—COOH等丰富的亲水基团,在水中是单分散的,平均粒径分别为1.3和2.5 nm。光学性质分析表明B-CQDs和G-CQDs的特征激发波长分别为392和446 nm,对应的发射波长分别为488和514 nm。B-CQDs和G-CQDs分别表现出激发相关的发射行为和激发无关的发射行为。研究发现G-CQDs的可能发射机制属于基于共轭π-域的带隙荧光发射。所合成的G-CQDs具有优异的光致发光、稳定的荧光和低细胞毒性等优点,可以应用于HeLa细胞生物成像。

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15. 茴脑基双酰肼类化合物的合成及其植物病原菌抑制活性研究
范钟天, 段文贵, 林桂汕, 陈铭, 黄媚
林产化学与工业    2022, 42 (3): 117-125.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.016
摘要260)   HTML18138)    PDF(pc) (2339KB)(492)    收藏

以茴脑氧化得到的茴香醛为原料,经与丙酸酐的Perkin缩合反应,制备保持有茴脑中苯丙素类C6-C3活性结构单元的羧酸,再经酯化、肼解和N-酰化反应,合成得到19个茴脑基双酰肼化合物(6a~6s)。采用FT-IR、1H NMR、13C NMR和ESI-MS对目标化合物结构进行了表征,并测试了目标化合物对8种植物病原菌的抑制活性。研究结果表明:在质量浓度50 mg/L时,目标化合物对8种植物病原菌均显示出一定的抑菌活性,其中,化合物6a(R=H)、6f(R=m-Cl)、6o(R=p-I)、6p(R=p-OH)和6q(R=p-t-Bu)对苹果轮纹病菌的抑制率分别为94.8%、96.1%、91.7%、96.1%和91.7%,均为A级活性水平,远优于阳性对照百菌清。化合物6f(R=m-Cl)和6p(R=p-OH)值得进一步研究。

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16. 10-DAB分子印迹纳米微球的合成及吸附性能研究
王奕洁, 江哲恒, 孙雯佳, 武晓丹, 曹劲松, 付玉杰
林产化学与工业    2022, 42 (5): 91-99.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.05.013
摘要213)   HTML275)    PDF(pc) (3894KB)(479)    收藏

以10-脱乙酰巴卡亭Ⅲ(10-DAB)为模板,4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,制备出对10-DAB具有高选择吸附性的10-DAB分子印迹纳米微球(10-DAB-MINs),最高吸附量可达37.42 mg/g。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪及热重分析(TG)仪对10-DAB-MINs进行表征,证明该聚合物成功合成。10-DAB-MINs的吸附过程与准二级吸附动力学模型相吻合,R2为0.979 5;10-DAB-MINs的吸附过程符合Langmuir-Freundlich吸附等温线模型,R2为0.982 7;10-DAB-MINs相较不加模板的分子印迹纳米微球(NINs)有较好的重复利用性,重复使用5次吸附量仍达到28.66 mg/g, 具有良好的稳定性。

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17. 脱氢枞酸三芳胺基丙烯腈化合物的合成及其光物理性能研究
高亚楠, 窦立薇, 宋杰, 高宏, 商士斌, 宋湛谦
林产化学与工业    2022, 42 (3): 10-18.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.002
摘要312)   HTML54525)    PDF(pc) (2294KB)(476)    收藏

以5-脱氢枞酸三苯胺-噻吩-2-甲醛与3,5-双(三氟甲基)苯乙腈为原料,分别在常温和加热回流的条件下反应,得到2个脱氢枞酸三芳胺基丙烯腈化合物:甲基(Z)-6-((4-(5-(2-(3, 5-双(三氟甲基)苯基)-2-氰基乙烯基)噻吩-2-基)苯基)(4-甲氧基苯基)氨基)-7-异丙基-1, 4a-二甲基-1, 2, 3, 4, 4a, 9, 10, 10a-八氢菲-1-羧酸盐(2)和二甲基6, 6'-(((1-氰基乙烯-1, 2-二基)双(噻吩-5, 2-二基))双(4, 1-苯撑)双(4-甲氧基苯基)氮杂二烯基)(E)-双(7-异丙基-1, 4a-二甲基-1, 2, 3, 4, 4a,9, 10, 10a-八氢菲-1-羧酸盐)(3)。探讨了化合物23的紫外吸收光谱、荧光发射光谱、溶致变色效应、聚集诱导发光(AIE)特性、热稳定性及电化学性能,并通过理论计算对其结构与性能的关系进行了进一步分析。研究结果表明:与三芳胺基丙烯腈化合物相比,引入脱氢枞酸骨架后,化合物表现出更大的斯托克斯位移、固体状态下更长的红光发射;化合物2表现出AIE特性,而化合物3不具有AIE特性;这两个化合物均具有较好的热稳定性和形态稳定性。脱氢枞酸骨架的引入使得23获得了更高的HOMO、LUMO能级,以及窄的带隙值。

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18. 木质素在直接生物质燃料电池中产电性能研究
杜艺飞, 蒲悦, 张力平, 赵强, 宋先亮
林产化学与工业    2022, 42 (3): 75-82.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.010
摘要343)   HTML202722)    PDF(pc) (897KB)(474)    收藏

通过改变溶剂体系及预处理条件,对酶解木质素(EHL)、碱木质素(AL)、木质素磺酸钠(SL)和糠醛渣(FR),这4种类型的木质素在直接生物质燃料电池中的产电性能进行了一系列的研究,并对AL反应前后的紫外吸收光谱、红外光谱和1H NMR谱图进行了分析。研究结果表明:AL的产电性能最好,开路电压可达392.7 mV,最大功率密度为0.198 W/m2。木质素在3种不同的溶剂体系中的发电性能不同,在NaOH溶液中的产电性能最好,在NaOH+苯甲酸钠溶液中最差。水浴加热预处理对木质素的产电性能有提高作用,温度越高,处理时间越长,木质素的产电性能会越好。木质素在经紫外光照射处理时,随着时间的推移,产电性能呈现先增大后减小的趋势,在经处理24 h时产电性能最好,开路电压可以提高到431.2 mV,最大功率密度提高到0.371 W/m2。经过在燃料电池中的氧化反应,AL的紫外吸收峰产生红移和增色效应,在红外光谱中羰基吸收峰增强,1H NMR谱图中芳香族质子、酚羟基、脂肪族羟基的信号减弱,证明木质素的苯环结构已经受到一定程度的破坏,苯环上的羟基被氧化成了羰基结构。

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19. 电纺纳米纤维基柔性压力传感器的制备及性能研究
李翠环, 陈胜, 毛健贞, 牟佳慧, 邵自强, 许凤
林产化学与工业    2022, 42 (5): 1-7.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.05.001
摘要358)   HTML1286)    PDF(pc) (6976KB)(472)    收藏

以醋酸纤维素(CA)为原料,利用静电纺丝技术制备醋酸纤维素纳米纤维(CANFs),脱乙酰化后得到纤维素纳米纤维(CNFs),再通过原位聚合吡咯构建复合导电纳米纤维(CNFs-PPy),结合纸电极组装柔性压力传感器。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对材料进行表征,联用万能材料试验机和电化学工作站研究传感器机电性能,结果表明: 聚吡咯成功复合在纤维素纳米纤维表面,复合导电纳米纤维氮元素质量分数为24.8%;传感器在1~15 kPa压强载荷下的电流-电压曲线均保持良好的线性关系,相对电流变化率随压强增加而升高;传感器在低压强(0~0.99 kPa)范围内灵敏度高达1.77 kPa-1, 在中压强(1.00~8.33 kPa)和高压强(8.53~15 kPa)范围内灵敏度分别为0.43和0.22 kPa-1;传感器具有优异的信号可靠性和稳定性,循环加载3 000次器件的传感信号仍保持稳定;该传感器可以实现对手指触碰等外界压力变化的实时监测,为绿色柔性电子的发展提供了新思路。

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20. 纳米石墨片/竹炭复合材料的制备、表征及其电化学性能研究
杨旋, 赖建军, 李洪锋, 林冠烽, 黄彪, 郑新宇
林产化学与工业    2022, 42 (4): 54-60.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.008
摘要296)   HTML11368)    PDF(pc) (3003KB)(467)    收藏

以竹炭、鳞片石墨为原料,基于机械力效应,通过高能球磨的剥离和粉碎,然后高温炭化,制备出具有优良电化学性能的纳米石墨片/竹炭(GN/BC)复合材料;同时在相同条件下,以不添加鳞片石墨制备的高温多孔竹炭(PBC)为对照样品。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔隙分布分析仪表征了材料的表面形貌和结构,并利用三电极体系测试了其电化学性能。研究结果表明:较高结晶度鳞片石墨的加入可以提高复合材料的结晶度,高能球磨可以使石墨片破碎成纳米尺寸,并嵌入竹炭内部;制备的GN/BC复合材料的比表面积为863.47 m2/g,总孔容为0.56 cm3/g、微孔孔容为0.26 cm3/g,平均孔径为2.58 nm;在1 A/g的电流密度下,该复合材料具有280.97 F/g的高质量比电容,同时还具有良好的倍率性能。

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21. 高替代率木质素酚醛树脂在胶合板中的应用性能比较
赵辉, 徐雁茹, 任浩
林产化学与工业    2022, 42 (4): 75-80.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.011
摘要265)   HTML314)    PDF(pc) (473KB)(467)    收藏

以云杉硫酸盐法制浆黑液中的碱木质素(UL)为原料,在改性得到脱甲基化木质素(DUL)和羟甲基化木质素(HUL)的基础上,合成了高替代率(≥70%)的木质素酚醛树脂(LPF),并探讨了3种木质素羟基含量对LPF胶黏剂胶合强度和游离甲醛含量的影响。木质素的结构分析结果表明:相比原料UL,DUL和HUL的羟基比例分别提高了26.41%、72.35%。将UL、DUL和HUL替代苯酚制备LPF并将其用于杨木单板胶合实验中,实验结果显示:UL经脱甲基化改性后进一步提高了其耐热水胶合强度(σHWT),在30%木质素替代率下,DUL的σHWT最大,达1.09 MPa,比PF(0.78 MPa)提高了39.39%。木质素替代率从30%(HUL)提高至70%(DUL),同时胶合板中游离甲醛的质量浓度从0.33 mg/L(UL)降低至0.29 mg/L(DUL),仍小于国标GB 9846.2—2004要求(< 0.5 mg/L);UL经羟甲基化改性后,HUL制备LPF的胶合强度大幅提高,在30%木质素替代率下,干胶合强度(σdry)为2.55 MPa,与PF(1.43 MPa)相比提高了79.02%;湿胶合强度(σWST)为1.99 MPa,与PF(0.84 MPa)相比提高了135.31%。

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22. 磺甲基化乙酸木质素制备农药分散剂及其性能评价
朱文祥, 谌凡更, 何甜, 宿宇辉, 刘运思
林产化学与工业    2022, 42 (3): 19-26.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.003
摘要259)   HTML28208)    PDF(pc) (617KB)(466)    收藏

用不同质量分数乙酸对乙酸木质素(AAL)进行分级,得到不同相对分子质量的4个级分(AAL-1~AAL-4)。通过磺甲基化改性,以AAL-1~AAL-4为原料,制得不同相对分子质量的磺甲基化木质素(SML)样品SML-1~SML-4;以AAL-2为原料,添加不同用量的无水亚硫酸钠制备不同磺酸基含量的磺甲基化木质素SML-A~SML-D,并将其作为农药分散剂,制备40%腈菌唑可湿性粉剂(WP),探讨了SML相对分子质量和磺酸基含量对40%腈菌唑WP应用性能的影响。研究结果表明:当SML的重均相对分子质量从5 768提高到13 964,腈菌唑悬浮率从72.68%升至83.69%,润湿时间从45 s升至62 s;当磺酸基从0.51 mmol/g增加到1.78 mmol/g,腈菌唑悬浮率从73.56%升至84.86%,润湿时间从72 s降至57 s。随着相对分子质量和磺酸基含量提高,40%腈菌唑WP悬浮液分散相的平均粒径降低,分散性较好;但过高的相对分子质量反而使腈菌唑悬浮率下降。

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23. 乙基纤维素-脂松香-油脂基聚合物的合成及其压敏胶应用性能
郭晓亮, 祁思迈, 王春鹏, 储富祥, 王基夫
林产化学与工业    2022, 42 (3): 90-96.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.012
摘要314)   HTML12954)    PDF(pc) (701KB)(465)    收藏

将脂松香(GR)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)合成脂松香基甲基丙烯酸酯(GRGMA),然后通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成乙基纤维素-脂松香-油脂基聚合物(EC-R-LMA),并采用FT-IR、1H NMR、DSC、TG/DTG、应力-应变测试对GRGMA及EC-R-LMA的结构和性能进行表征。研究结果表明:单体转化率均高于90%;随着GRGMA摩尔分数从10%增加至70%,EC-R-LMA的Tg从-61.3 ℃升高至62.58 ℃;当GRGMA摩尔分数从30%升高至35%,EC-R-LMA拉伸强度从0.41 MPa升高至0.50 MPa,经交联后,交联聚合物(BMI-EC-R-LMA)拉伸强度分别升高至1.04和1.27 MPa;此外,当GRGMA和LMA物质的量之比为1∶9和2∶8时,Tg分别为-61.3和-52.9 ℃,可用作压敏胶(PSA),GRGMA充当PSA的硬单体,而不是增黏树脂。GRGMA摩尔分数从10%升高至20%,压敏胶180°剥离强度从0.56 N/cm升高至1.08 N/cm,持黏性能从2 h升高至大于72 h。

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24. 活性炭对润滑油中磨损元素吸附性能的研究
徐茹婷, 赵剑, 孙康, 卢辛成, 张燕萍, 蒋剑春
林产化学与工业    2022, 42 (4): 25-32.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.004
摘要305)   HTML286)    PDF(pc) (644KB)(465)    收藏

以不同活性炭为吸附剂,在对活性炭进行常规指标、比表面积及孔结构、FT-IR、XPS和表面官能团分析的基础上,研究活性炭的孔径分布和表面性质对模拟润滑油中磨损元素吸附效果的影响。研究结果表明:活性炭的中孔孔容和表面羟基、羧基含量是影响吸附效果的关键因素,随着活性炭中孔孔容及表面羟基和羧基含量的增加,其对模拟润滑油中磨损元素的吸附效果不断提升。6种活性炭中,AC4对磨损元素的去除效果最佳,其中孔孔容达0.901 cm3/g,羧基和羟基总量达0.929 2 mmol/g。在吸附温度80 ℃、吸附时间60 min、活性炭添加量5%的最佳吸附工艺下,AC4对模拟润滑油中的Fe、Cu、Pb、Al去除率均大于95%。活性炭对磨损元素的去除效果显著优于木屑、活性白土、硅胶和机油滤芯用滤纸,表明活性炭可作为优良废润滑油再生吸附剂,也可用作高性能机油滤芯材料。

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25. 木质素磺酸钠双网络水凝胶的制备及其性能研究
傅成龙, 孟霞, 高超, 刘忠明, 王守娟, 孔凡功
林产化学与工业    2022, 42 (5): 23-29.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.05.004
摘要272)   HTML189)    PDF(pc) (3913KB)(464)    收藏

以木质素磺酸钠(SL)、海藻酸钠(SA)和丙烯酸(AA)为前驱体,N, N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,通过简单的溶液共混方法制备了一种木质素磺酸钠水凝胶,进一步离子交联后制备双网络水凝胶(LSTH),同时制备不添加SA的单网络水凝胶(LH)及丙烯酸水凝胶(AAH),并测试了水凝胶的表面官能团、热稳定性、表面形貌、溶胀性能、力学性能及应变传感性能。研究结果表明:当SL用量为0.2 g、SA用量为0.1 g、交联剂用量为0.02 g时,LSTH的平衡溶胀率最高,达到55.31 g/g;SL的加入有利于水凝胶热稳定性的提高和力学强度的增强,当SL用量为0.2 g、SA用量为0.1 g、交联剂用量为0.05 g时,LSTH的抗压缩强度达到了835.53 kPa,相比LH增加了200 kPa以上;在80%的高压缩形变下进行90次快速循环压缩,LSTH依然能够维持稳定的结构、良好的抗压强度和可恢复性。应变传感性能测试表明:在50%循环压缩条件下,LSTH的电阻变化率维持在260%~300%之间;随着手指弯曲角度由0°增加到135°,LSTH的电阻变化率由0增加到155%。说明水凝胶LSTH对外界压力和应变刺激能够做出快速稳定的响应,表现出良好的响应重现性和稳定性。

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26. 含偶氮苯基团的松香基阴离子表面活性剂的合成及其性能研究
叶圣丰, 翟兆兰, 商士斌, 宋湛谦
林产化学与工业    2022, 42 (3): 57-64.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.008
摘要283)   HTML126054)    PDF(pc) (2070KB)(458)    收藏

以改性松香马来海松酸为原料,通过D-A加成、酰亚胺化等一系列方法合成了一种含偶氮苯基团的松香基表面活性剂4-马来海松酸乙酯基偶氮苯酚钠(E-MPA-AZO-Na),并采用FT-IR和NMR表征其化学结构,通过采用表面张力法、尼罗红(NR)荧光探针法和偏光显微镜分析了它的表面活性和泡沫性能。研究结果表明:E-MPA-AZO-Na的临界胶束浓度(Ccmc)低至0.035 mmol/L,达到Ccmc时的表面张力(γcmc)为47.11 mN/m,最小截面积(amin)为1.35 nm2,具有良好的表面活性。E-MPA-AZO-Na的浓度为0.375、0.750和1.500 mmol/L时均可形成稳定的泡沫。随着浓度的增加,E-MPA-AZO-Na的发泡性越好,泡沫粒径越小,形成的泡沫也越稳定;各浓度对应的泡沫半衰期分别为1 292、1 770和2 534 min,具有突出的稳泡性能。

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27. 甲醛/二氧六环预处理慈竹制单糖及乳酸
马腾飞, 战雅微, 刘悦, 李志强
林产化学与工业    2022, 42 (4): 101-106.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.04.015
摘要270)   HTML275)    PDF(pc) (2927KB)(455)    收藏

以慈竹为原料,研究了甲醛/二氧六环预处理对竹材纤维素酶水解糖得率的影响,并探索了酶水解液发酵生产乳酸工艺。研究结果表明:该预处理可以脱除木质素,大幅提高预处理得到的底物中纤维素的含量,纤维素质量分数可达75.6%~90.7%;预处理后底物酶水解的葡萄糖最高得率为92.8%;酶水解液可以直接用于发酵生产乳酸,葡萄糖转化为乳酸得率可以达73.2%。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和离子色谱仪等手段分析预处理前后竹材结构的变化情况,发现预处理后竹材表面卷曲,蜡质几乎被完全溶解脱除,结构疏松。

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28. 富酸油脂无催化快速酯化降酸工艺研究
李科, 陈洁, 聂小安, 蒋剑春
林产化学与工业    2022, 42 (3): 111-116.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.015
摘要289)   HTML18198)    PDF(pc) (595KB)(451)    收藏

对富酸油脂进行了甘油无催化酯化降酸的研究,通过实验优化得到了最佳反应条件:甘油与脂肪酸的物质的量比为1.2∶1,反应温度为240 ℃,反应2 h,酸值即可降至1.66 mg/g以下。优化工艺实现了富酸油脂2 h内快速降酸的目的,且所得产品可直接通过酯交换反应制备生物柴油,FT-IR分析确认了羧酸的消失和甘油酯的形成。GPC分析结果表明了降酸后油脂的组成为甘油三酯21.93%、甘油双酯37.93%和甘油单酯40.14%,所得生物柴油组成仅为脂肪酸甲酯。此外,该工艺的完善还直接补全了“不同酸值油脂制备生物柴油的工艺路线图”,对生物柴油行业发展具有一定的借鉴价值。

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29. 甘蔗渣基磷掺杂活性炭电极对Cu 2+电吸附性能研究
熊永志, 刘艳艳, 王贵龙, 卢贝丽, 黄彪, 林冠烽
林产化学与工业    2022, 42 (3): 41-48.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2022.03.006
摘要234)   HTML4293)    PDF(pc) (1309KB)(451)    收藏

以甘蔗渣为碳源、植酸为磷源和活化剂,制备了甘蔗渣基磷掺杂活性炭(PAC-900),并将其作为电极用于铜离子的电吸附。采用氮气吸附-脱附等温线、XPS和SEM-EDX等对样品的孔隙结构、表面化学性质及元素组成进行表征;通过循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)实验对磷掺杂活性炭的电化学性能进行测试。研究结果表明:当Cu2+初始质量浓度为100 mg/L时,PAC-900对Cu2+的电吸附量高达86.85 mg/g,远高于未掺杂活性炭(C-900)的35.15 mg/g,循环吸附-脱附10次后吸附量仍可达45.38 mg/g。植酸活化可以使制得的磷掺杂活性炭比表面积高达1 671.75 m2/g,总孔容积和微孔容积分别达到1.33和0.09 cm3/g,其电化学性能和亲水性显著提高。磷掺杂活性炭对Cu2+的吸附过程主要受双电层吸附和法拉第吸附的影响,吸附等温线和吸附动力学分析表明吸附过程符合Freundich等温式和准二级动力学过程,说明吸附过程不仅存在单层吸附,也存在多层吸附;XPS和SEM-EDX分析表明P元素主要以C—P—O、C—O—P和C—P=O的形式存在,C—P极少,其中C—P=O对Cu2+的法拉第吸附贡献最大。

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30. 糠酸制备生物质基2, 5-呋喃二甲酸的研究进展
常春, 毋晋生, 陈志勇
林产化学与工业    2023, 43 (2): 1-11.   DOI: 10.3969/j.issn.0253-2417.2023.02.001
摘要493)   HTML16)    PDF(pc) (741KB)(448)    收藏

2, 5-呋喃二甲酸(FDCA)作为一种绿色的生物基平台化合物,可广泛应用于聚酯、塑化剂、消防及医药等领域。目前,根据合成FDCA的原料区分,FDCA合成路线分为5-羟甲基糠醛(HMF)路线、糠酸路线和其他原料路线。其中糠酸可由大宗生物质基化学品糠醛氧化制备,糠醛工业化生产使得糠酸制备FDCA路线具有绿色、经济性高的优势。据此,综述了糠酸制备FDCA的4种方法:歧化法、羰基化法、C—H羧基化法以及生物催化法的研究现状,对比分析了各方法的优劣及研究进展。通过对比分析表明:C—H羧基化法是一种反应条件温和、绿色环保的工艺,具有实现规模化生产的潜力。

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