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    2019年, 第39卷, 第4期 刊出日期:2019-08-25 上一期    下一期
    综述评论
    生物质焦油模型化合物脱除研究进展
    马帅,胡笑颖,董长青,赵莹,王孝强,赵锦
    2019 (4):  1-8.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.001
    摘要 ( 442 )   HTML ( 379 )   PDF(684KB) ( 408 )  

    生物质气化过程中形成的焦油不仅降低了生物质能的利用率,增加了系统的维护费用,而且严重影响了气化系统的长期稳定运行,如何高效脱除气化过程中的焦油成为研究者亟待解决的问题。由于生物质焦油的组成成分非常复杂,因此选择具有代表焦油组成特征的模型化合物进行研究具有重要的现实意义。本文从典型的焦油模型化合物的热解机理出发,从实验研究和理论计算两个方面综述了焦油模型化合物的脱除路径;以过渡金属催化剂为代表,概述其催化裂解焦油的反应机理;介绍了催化分解法中最新开发的催化剂以及等离子体法处理焦油的研究进展并总结了各自的特点;最后对未来高效脱除焦油技术前景进行了分析。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    纤维素基电极材料在柔性超级电容器中的应用研究进展
    邢健雄,郑凯,韩尊强,徐伟涛,王堃
    2019 (4):  9-17.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.002
    摘要 ( 943 )   HTML ( 19919 )   PDF(5661KB) ( 630 )  

    纤维素是自然界中一种轻质、生物相容性好以及柔韧性强的生物高分子材料,在柔性超级电容器、生物传感器以及电磁屏蔽等领域得到了广泛应用。在柔性超级电容器领域中,纤维素基材料的多羟基结构是电解质离子传导的良好介质,有助于提高电极材料的电容特性以及循环特性,并且易与导电活性材料(如:石墨烯、碳纳米管、导电高分子)通过涂布、共混、层层自组装以及原位聚合等方法构建导电框架以制备柔性电极材料。综述了基于纤维素材料的柔性超级电容器电极开发的相关研究,重点介绍了基于不同纤维素基原料(原生纤维素、纳米纤维素以及纤维素衍生物)制备柔性超级电容器电极的方法以及所得电极的电化学性质,分析归纳了纤维素基材料在柔性电极中的主要作用:作为骨架支撑柔性电极材料、充当柔性基底(可兼有隔膜作用)、形成多孔结构传输电解质离子。最后,对纤维素材料在柔性电极材料领域的发展趋势进行了展望。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    研究报告
    端氨基超支化聚合物接枝双醛基纳米纤维素的制备及其对Ni2+的吸附
    陈金伟,王丹,商士斌,刘鹤,蔡照胜
    2019 (4):  18-26.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.003
    摘要 ( 477 )   HTML ( 119 )   PDF(1230KB) ( 405 )  

    通过聚合反应制得一种端氨基超支化聚合物(HBP-NH2),并以桉木浆为原料,经超声波辅助-TEMPO氧化制得羧基化纳米纤维素(CNC)、再经高碘酸钠氧化制得双醛基纳米纤维素(DNC),最后利用HBP-NH2对DNC进行氨基化改性,得到端氨基超支化聚合物接枝双醛基纳米纤维素(HBPN-DNC),并对反应条件进行优化,当10%的HBP-NH2溶液加入量为10 mL,反应温度为70℃,反应时间为4 h时N元素质量分数最高,达到6.0%。采用多种方法对纳米纤维素的结构和性能进行了表征,结果表明:氨基成功地接枝到了纳米纤维素链上,使得分子链变长,HBPN-DNC的热稳定性提高。HBPN-DNC对Ni(Ⅱ)的吸附性能研究表明:室温条件下,当HBPN-DNC吸附剂用量为0.1 g,溶液初始质量浓度为500 mg/L且pH值为5.0的条件下吸附3 h,吸附量为150.21 mg/g。吸附过程符合准二级动力学吸附模型和Langmuir等温吸附模型,说明其吸附过程主要为单分子层的化学吸附。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    (Z)-/(E)-马鞭草烯酮肟醚的合成及抑菌活性
    王晓宇,段文贵,林桂汕,康国强,商明昊,雷福厚
    2019 (4):  27-34.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.004
    摘要 ( 419 )   HTML ( 5 )   PDF(1017KB) ( 337 )  

    α-蒎烯选择性氧化制备马鞭草烯酮,对羰基进行肟化和分离,再发生亲核取代反应,合成得到40个新型(Z)-/(E)-马鞭草烯酮肟醚(4a~4t,包括20对Z/E异构体),采用1H NMR、13C NMR、FT-IR、UV-vis和ESI-MS对目标化合物进行了结构表征,并测试其抑菌活性。研究结果表明:在质量浓度50 mg/L下,目标化合物对8种植物病原菌均显示出不同程度的抑菌活性,其中化合物(E)-4r(R=2,6-Cl)对苹果轮纹病菌的抑制率为77.8%,化合物(E)-4s(R=2,6-F)对水稻纹枯病菌的抑制率为72.7%,化合物(E)-4n(R=p-CN)对玉米小斑病菌的抑制率为70.8%,(Z)-/(E)-异构体对一些植物病原菌的抑制活性显示一定差异。建立了(E)-马鞭草烯酮肟醚化合物对水稻纹枯病菌抑制活性的CoMFA模型(r2=0.992,q2=0.507),进行3D-QSAR研究,结果表明建立的模型可用于设计具有潜在高活性的先导化合物。

    数据和表 | 参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 计量指标
    太阳光催化木质素制备银纳米颗粒
    张清桐,运晓静,颜德鹏,李明富,王双飞,闵斗勇
    2019 (4):  35-41.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.005
    摘要 ( 395 )   HTML ( 4 )   PDF(13477KB) ( 176 )  

    以蔗渣制浆黑液木质素为原料,制备出可稳定分散在水溶液中的木质素纳米颗粒,再以木质素纳米颗粒为还原剂和稳定剂,在太阳光的催化下,将Ag+还原成形貌、粒径均一的银纳米颗粒(AgNPs)。研究显示:AgNPs最佳制备工艺为AgNO3浓度25 mmol/L、木质素纳米颗粒悬浮液质量浓度100 g/L、光照时间10 min,光照强度(900±100)W/m2,此条件下制备的AgNPs直径为15.3 nm。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及元素面分布等结果表明AgNPs被木质素包裹着,木质素上的电负性基团赋予AgNPs表面丰富的负电荷,其Zeta电位为-24 mV,由于双电层的排斥作用,阻碍了AgNPs的聚沉,使得AgNPs能够在水溶液中稳定存在。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    含醚、酯键烯丙基腰果酚单体的合成与表征
    陈健,吴国民,霍淑平,孔振武
    2019 (4):  42-48.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.006
    摘要 ( 468 )   HTML ( 457 )   PDF(670KB) ( 437 )  

    由腰果酚与烯丙基缩水甘油醚反应合成烯丙基醚腰果酚(AGE-C),再与甲基丙烯酸酐酯化反应制备含醚、酯键烯丙基腰果酚单体(MAA-AGE-C),并采用FT-IR、1H NMR及13C NMR表征了产物化学结构。实验结果表明:在烯丙基缩水甘油醚与腰果酚物质的量比1.2:1,催化剂氢氧化钾用量为腰果酚质量的1%,100℃反应2 h的最佳合成反应条件下,腰果酚转化率>95%。MAA-AGE-C的最佳合成反应条件为:甲基丙烯酸酐(MAA)与AGE-C羟基物质的量比1.2:1,催化剂4-二甲氨基吡啶用量为AGE-C质量的2%,90℃反应3 h,AGE-C转化率>93.5%。AGE-C的羟值154 mg/g,碘值2.4 g/g;MAA-AGE-C的羟值10 mg/g,碘值2.1 g/g。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    木质纤维吸油气凝胶的制备及性能
    陈妍,王梓鑫,李奇臻,夏剑雨,刘祝兰,曹云峰
    2019 (4):  49-55.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.007
    摘要 ( 371 )   HTML ( 4 )   PDF(3032KB) ( 284 )  

    大豆秸秆粉末经乙二胺(EDA)润胀消晶后溶解在LiCl/DMSO中,与甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸丁酯(BA)在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)作用下反应,制得具有半互穿聚合网络木质纤维疏水吸油气凝胶,并利用FT-IR、SEM、流变仪和光学接触角等手段表征凝胶相关性能。研究发现:制得的气凝胶同时含有单体聚合交联网络和木质纤维链段,有明显的多孔三维网络结构,且具有良好的疏水吸油性能。可通过调节木质纤维与单体比例调控凝胶网络结构和疏水吸油性能。当木质纤维与单体比例为1:4时,气凝胶结构最为疏松,孔隙增大,吸油性能最佳,其吸油量可达10.61 g/g(二甲苯)和7.41 g/g(食用油)。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    污泥与杨木屑共热解焦制活性炭及其废水处理应用
    吴少基,江坤,叶跃元,刘运权,王夺,李水荣
    2019 (4):  56-64.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.008
    摘要 ( 422 )   HTML ( 30 )   PDF(1709KB) ( 415 )  

    以污泥-杨木屑共热解焦为原料,经KOH化学活化法制备了活性炭。对所得的活性炭进行了表征,结果表明:制得的活性炭以微孔为主,BET比表面积可达551.0 m2/g,总孔容达0.294 cm3/g。以苯酚作为含酚废水模型化合物的吸附应用研究表明,当苯酚溶液初始质量浓度为50 mg/L时,活性炭的添加量以1.75 g/L为宜,此时苯酚去除率可达80.6%;实验还发现pH值5的弱酸性对于该活性炭吸附苯酚效果最佳。对实验数据进行关联表明该活性炭吸附苯酚的过程符合准二级动力学模型;且其等温吸附曲线可用Langmuir模型关联。热力学研究表明ΔHΘ、ΔSΘ均小于零,且ΔGΘ介于-0.383~-0.109 J/mol之间,说明此活性炭对苯酚的吸附是自发的、放热的、熵减过程,且以物理吸附为主。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    杨木碳水化合物自水解特征的P因子调控
    王鹏飞,任浩,翟华敏
    2019 (4):  65-71.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.009
    摘要 ( 346 )   HTML ( 6 )   PDF(582KB) ( 283 )  

    为了实现对杨木自水解生物炼制中碳水化合物反应的调控,系统研究了不同P因子对杨木自水解体系中pH值、水解率、还原糖、综纤维素、不同单糖以及糠醛产物的影响,结果表明:随着P因子增大至约2 800,体系pH值不断降低至3.6,总水解率和综纤维素脱除率分别高达47%和54%,来自聚戊糖的阿拉伯糖、鼠李糖几乎完全水解,木聚糖大部分水解,葡聚糖脱除率为37%;总水解趋势、综纤维素脱除、聚戊糖脱除过程均可分为快速和慢速脱除两个阶段;P因子和糠醛的产生具有正相关性,分为慢速阶段和快速阶段,戊糖糠醛转化率达40%。P因子对杨木碳水化合物自水解具有调控性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    超声波辅助对甲苯磺酸催化水解纸浆制纳米纤维素晶体
    熊明诚,王梓,鄢雨欣,郑艳灵,肖真真,卢麒麟,黄彪
    2019 (4):  72-76.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.010
    摘要 ( 388 )   HTML ( 5 )   PDF(1966KB) ( 313 )  

    利用对甲苯磺酸催化水解硫酸盐竹浆,制备了一种新型高效、绿色环保的纳米纤维素晶体(NCC),分析了反应时间、反应温度和超声波的作用对NCC得率及性能的影响,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR),X-射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)以及热重分析(TGA)对NCC谱学性能、晶体结构、形貌特征以及热稳定性进行了表征。研究结果表明:在反应时间45 min、反应温度80℃,超声波作用时间2 h的条件下,NCC得率(51.66%)最高;TEM显示NCC直径为10~40 nm,长度为400~700 nm;XRD分析得知NCC结晶度为72.50%,较原料(硫酸盐竹浆)有所提升,二者均为纤维素Ι型;TGA表明NCC热学性能较原料稳定。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    干燥方法对互叶白千层理化特性及精油品质的影响
    刘义军,袁源,刘洋洋,张帆,李积华
    2019 (4):  77-82.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.011
    摘要 ( 371 )   HTML ( 5 )   PDF(457KB) ( 314 )  

    研究了4种不同干燥方法(太阳晒干、热风干燥、真空干燥和冷冻干燥)对互叶白千层理化特性及精油品质的影响,结果表明:经热风干燥互叶白千层中总黄酮含量最高,为(2.68±0.27)%;经冷冻干燥互叶白千层DPPH·清除率、·ABTS+清除率最低,分别为(53.74±4.58)%、(71.63±2.95)%;经4种方法干燥后,精油提取得率下降,冷冻干燥所得互叶白千层精油提取得率最高(5.99±0.60)%,精油中松油烯-4-醇大于30%,1,8-桉叶素小于5%,符合ISO4790-2004及GB/T 26514-2011中的规定标准;且经太阳晒干与热风干燥后所得精油中松油烯-4-醇含量的差异显著,太阳晒干所得精油中松油烯-4-醇最高为(50.14±1.48)%,冷冻干燥所得精油中1,8-桉叶素最低,为(1.19±0.09)%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    油橄榄叶提取物的制备及理化性质研究
    王晓杰,黄立新,张彩虹,谢普军,邓叶俊,刘璐婕
    2019 (4):  83-90.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.012
    摘要 ( 415 )   HTML ( 8 )   PDF(589KB) ( 363 )  

    对油橄榄叶中总多酚、总黄酮和橄榄苦苷热浸提工艺进行放大实验,考察了乙醇体积分数对活性物质提取效果的影响,并运用单指数衰减函数模型对提取过程进行动力学拟合。研究结果表明:80%乙醇提取效果最佳,提取液中总多酚、总黄酮和橄榄苦苷分别为3.77、2.85和3.03 g/L;单指数衰减函数拟合效果较好,R值均大于0.9,且随乙醇体积分数的升高,曲线拟合效果越好。在进风温度150℃、进料速率15 mL/min的条件下将脱除乙醇的提取液进行喷雾干燥处理,并运用AB-8大孔树脂对粗提物进行纯化后,总多酚质量分数由9.71%提高到31.65%,总黄酮质量分数由7.22%提高到10.98%,橄榄苦苷质量分数由9.16%提高到20.38%。对干燥后提取物粉末的含水量、孔隙率、密度、水溶性和吸湿性等理化性质进行测定,结果表明:不同体积分数乙醇提取物粉末含水量、密度和孔隙率相差不大,水提取物具有更好的水溶性(溶解度为98.38%),乙醇提取物的吸湿性均小于5%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    大孔树脂纯化白及多酚及其体外抗氧化活性研究
    彭焱,唐克华,董爱文
    2019 (4):  91-99.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.013
    摘要 ( 348 )   HTML ( 5 )   PDF(726KB) ( 411 )  

    对比了10种大孔树脂对白及多酚粗提液的静态吸附与解吸效果,并对优选的LSA-21树脂纯化白及多酚粗提液的工艺进行了探讨,对纯化前后的白及多酚提取液的体外抗氧化活性进行检测。研究结果表明:室温下,多酚粗提液质量浓度0.4~0.6 g/L,pH值4,上样流速2.0 mL/min为LSA-21树脂吸附白及多酚粗提液的最佳工艺;乙醇体积分数80%,解吸液pH值6,上样流速1.0 mL/min为最佳解吸工艺。以100 mL质量浓度为0.47 g/L粗提液在最佳工艺条件下纯化,白及多酚纯度由4.48%提高到27.61%,纯化效果较好。纯化后的白及多酚清除自由基能力有显著提升,其对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的半数抑制浓度(IC50)分别为7.72、8.65和205.39 mg/L。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    膦腈环核腰果酚环氧树脂的制备及表征
    李俊杰,董云,赵华平,马红霞
    2019 (4):  100-104.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.014
    摘要 ( 328 )   HTML ( 4 )   PDF(489KB) ( 262 )  

    以腰果酚、六氯环三磷腈(HCCP)为原料,利用NaH作为缚酸剂制备了膦腈环核六取代腰果酚(HCPP),并采用H2O2/HCOOH体系对HCPP进行环氧化反应得到膦腈环核腰果酚环氧树脂(EHCPP),实验优化了EHCPP的合成条件,并采用FT-IR和1H NMR对中间产物HCPP和最终产物EHCPP进行了分析和表征。实验结果表明:EHCPP较佳合成条件为以腰果酚的双键为基准,n(双键):n(甲酸)=1.0:1.0,n(双键):n(H2O2)=1.0:1.8,催化剂TsOH添加量为1%(以HCPP质量为基准),反应温度65℃,反应时间6 h;此条件下得到的产物EHCPP环氧值为4.1 mmol/g。FT-IR和1H NMR分析结果表明:实验得到的HCPP和EHCPP的结构与预期结构基本相符。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    茶籽壳发酵物的抗氧化活性及其对细胞内氧化损伤抑制作用
    周晶,桂雨豪,龚盛昭
    2019 (4):  105-112.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.015
    摘要 ( 339 )   HTML ( 2601 )   PDF(746KB) ( 435 )  

    利用固定化细胞发酵技术,选取黑曲霉、枯草芽孢杆菌和酿酒酵母对茶籽壳进行发酵,制备发酵物。分析显示:与未经发酵的水提取物相比,茶籽壳酿酒酵母发酵物(FETSS-3)主要抗氧化活性物质含量明显增加,其多糖、多酚和皂苷含量分别增加至原来的9.19、9.59和4.67倍。从生化水平、细胞水平和酶活性水平对其抗氧化活性进行了探究,并对其皮肤安全性进行试验确认。研究结果表明:在0.1~0.4 g/L和0.5~2.0 g/L,FETSS-3的ABTS和·OH自由基清除活性显著优于VCP < 0.01;P < 0.01);在0.2~1.2 g/L,其对脂质过氧化半抑制率IC50仅为VE的21.98%,抑制活性显著高于VEP < 0.01)。FETSS-3在20~120 mg/L能显著降低H2O2诱导的人皮肤成纤维细胞(HSF)内的氧化损伤应激水平(P < 0.01)。体外酶活性实验表明:FETSS-3(120 mg/L)能显著提高HSF细胞氧化应激损伤后的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和人谷胱甘肽-过氧化物酶(GSH-PX)活性(P < 0.05;P < 0.01;P < 0.01)。人体斑贴实验表明:FETSS-3无皮肤过敏风险。

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    紫外光固化漆酚铈聚合物涂层的制备与性能研究
    赵婉,操倩文,武海棠,黄晓华
    2019 (4):  113-119.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.016
    摘要 ( 296 )   HTML ( 4 )   PDF(2186KB) ( 295 )  

    以稀土化合物氯化铈和漆酚为原料,在无引发剂的条件下利用紫外光(UV)辐照法制备漆酚铈聚合物涂层。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等测试方法对涂层的结构和热稳定性进行了表征。考察了氯化铈用量对涂层的物理机械性能和耐化学介质性能的影响,并对制备的漆酚铈涂层进行电化学阻抗测试(EIS),结果表明:在UV辐照条件下,漆酚羟基与铈离子发生配位作用,同时侧链不饱和键发生交联聚合反应从而固化;掺杂氯化铈可显著改善天然生漆(RL)固化膜的热稳定性和耐碱性;随着氯化铈掺杂量的增加,涂层的附着力、硬度、耐腐蚀性能呈先上升后下降的趋势。氯化铈用量为18%的漆酚铈聚合物复合涂层的硬度和附着力分别达到6H和1级,且其耐腐蚀性能最佳。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    木质素基炭材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附机制研究
    孙永昌,张冰清,刘力鸣,刘肖南,史正军
    2019 (4):  120-128.  doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2019.04.017
    摘要 ( 376 )   HTML ( 7241 )   PDF(1752KB) ( 442 )  

    以工业残渣玉米芯木质素(CL)为原料,利用磷酸、氢氧化钾和氯化锌分别对其活化制备木质素基炭材料PA-CL、PH-CL和ZC-CL,并将其应用于废水中重金属Cr(Ⅵ)的吸附。3种活化方法对比分析表明:磷酸活化工艺简单、环保、活化温度低,对Cr(Ⅵ)的吸附效率高于氢氧化钾、氯化锌活化样品。PA-CL在Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50 mg/L、50℃、投加量为0.05 g时,吸附5 min,Cr(Ⅵ)去除率可达79.2%,40 min时达到96.5%,吸附效果较好。采用FT-IR、SEM等手段分析PA-CL的结构及形貌,Boehm滴定法测定炭材料表面官能团数量,结果表明:磷酸根基团被引入PA-CL样品表面,使得总酸度由原料木质素的2.54 mmol/g增大到3.20 mmol/g,有利于重金属Cr(Ⅵ)的吸附。PA-CL对Cr(Ⅵ)的吸附符合反应动力学准二级模型方程,平衡吸附量(qe)为390.625 mg/g,R2为0.991 0;吸附等温线符合Langmuir模型,不同温度下的R2均大于0.9,说明PA-CL对Cr(Ⅵ)的吸附为化学吸附过程占主导的单分子层吸附。

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