木质素的结构研究与应用

木质素是自然界中最丰富的可再生芳香族聚合物,可制备生物燃料和高附加值化学品。在以石油为基础的现代能源与化工行业中,木质素作为替代原料展现出良好的应用前景。要实现木质素的利用,必须首先充分了解木质素的组成与结构特征。然而,由于木质素来源的多样化和结构的复杂性给了解木质素的组成结构带来巨大的困难。本文以揭示木质素的化学组成为出发点,分析比较了应用于木质素结构研究的分离提取、转化以及分析测试等方法与技术,重点阐述了木质素结构研究最新进展,包括木质素的组成单体及其连接方式、生物合成过程、模型化合物的反应和木质化理论体系等,概述了木质素及其衍生物在聚合物材料、树脂、炭纤维、活性炭和高附加值化学品制备等领域的应用,展望了木质素的结构研究与应用的发展方向并提出了需要解决的相关难点问题。     

木质素磺酸盐表面活性剂的研究和应用进展

论述了木质素磺酸盐结构方面的研究、木质素磺酸盐的分离纯化和化学改性制备表面活性剂的方法、木质素磺酸盐表面活性剂应用取得的进展和研究面临的挑战。最后总结认为:进一步加强木质素磺酸盐结构和性能的基础研究,结合界面化学的最新理论成果和现代分析测试手段,通过改性解决木质素磺酸盐的颜色和活性问题,开发可用于日用领域的新型环保的木质素磺酸盐表面活性剂,是木质素磺酸盐这一绿色资源得到高值化利用的一个重要方向,同时木质素磺酸盐在导电高分子等先进材料制备领域具有重大的研究潜力。     

木质素活化改性制备酚醛树脂胶黏剂研究进展

木质素由于化学结构与苯酚相似,通过活化改性可部分替代苯酚制备木质素改性酚醛树脂胶黏剂。既可降低成本、达到生物质资源高效利用的目的,并且制备的木质素改性酚醛树脂胶黏剂有毒残余较低,具有环保意义,是合成制备生物质高分子材料的重要途径。本文综述了国内外研究人员在木质素活化改性制备酚醛树脂胶黏剂研究领域的最新进展,重点介绍了化学改性、物理改性、生物改性等木质素活化改性方法,比较了不同改性产物制备酚醛树脂胶黏剂的性能,并对影响木质素活化改性制备酚醛树脂胶黏剂实现工业化应用的主要因素进行了分析。     

木质素改性高分子材料研究进展

木质素改性高分子材料的基础研究和应用开发极为活跃.在材料中引入木质素,不仅可提高材料的性能,还能降低成本,产生可观的经济效益.本文综述了木质素改性高分子材料的最新研究成果,并由此归纳出木质素结构与材料性能之间的关系,提出了基于控制木质素多级结构的材料设计和性能优化的思路.     

木质素:一种有潜力的生物质基催化剂来源

木质素是自然界中储量丰富的唯一含芳环生物质可再生资源,但复杂的结构使其难以高效利用,目前大部分被废弃。除通过氧化还原等过程可将其转化为石油化工产品的替代品外,木质素结构中丰富的含氧官能团及制浆过程引入的硫元素等均可提供有效位点,为其作为催化剂基质提供了丰富的可行性。本文从木质素资源的来源和结构分析出发,根据不同催化反应的机理和制备催化剂过程中的结构改性类型,综述了具有不同结构特征的木质素基催化剂分别在生物质平台化合物水解等酸碱催化反应、电催化反应和负载金属纳米粒子催化氧化还原反应等过程中的应用,讨论了木质素类型、制备或活化改性条件对催化材料性能的影响,也指出了当前木质素基催化剂的开发研究难点和未来发展方向。     

有机官能化的多金属氧酸盐研究进展

多金属氧酸盐化学是无机化学的一个重要研究领域,至今已有一百多年的历史.由于具有新奇的结构和性质,使其在许多领域都有着广泛的应用.近年来在催化化学、药物化学及材料化学等方面的应用研究表明,多金属氧酸盐具有十分广阔的应用前景,其结构的发展已经引起了人们的极大关注.总结并评述了有机官能化多金属氧酸盐杂化材料领域的研究进展.     

木质素多孔碳材料在电化学储能中的应用

木质素可再生资源成本低、含碳量高、芳香度高和易集中收集,被认为是具备潜力大规模工业化制备新型多孔碳材料的重要碳质原料之一,对缓解化石资源消耗及可持续发展具有重大的意义。多孔碳材料具有较高的电导率、较高的比表面积、丰富的孔道结构及良好的稳定性等特点,作为储能材料有广阔的应用前景。本文介绍了模板法、活化法及水热法制备木质素多孔碳材料的国内外最新研究进展,详细总结了不同热解工艺参数对木质素多孔碳材料微观结构的影响规律,重点阐述了其作为锂离子电池、钠离子电池和超级电容器电极材料的研究进展。针对功能化木质素多孔碳材料制备工艺复杂及储能性能差等瓶颈问题,提出离子/电子扩散动力学的优化、多种储能机制的协同作用和绿色、简便制备工艺的开发等研究策略,指出研发先进炭化技术构筑合理分级孔径结构,精准调控适宜层间距且高度有序排列碳层、功能化改性表面微环境及直接构建炭化工艺参数与电化学性能之间的因效关系是制备高储能性能木质素多孔碳材料的未来研究方向。     

木质素先进材料的研究进展

综述了木质素改善合成高分子材料的性能和制备光电材料、阻燃材料、电磁屏蔽材料等方面的研究进展。加强木质素结构和性能的基础研究,解决木质素反应活性偏低以及与基体相容性差的问题,将木质素的耐辐射、可生物降解、阻燃、电磁屏蔽等特异性能引入到传统合成高分子材料中,制备性能优异、功能多样的先进高分子材料,是木质素高值化利用的一个重要方向。     

木质素结构及分析方法的研究进展

木质素广泛存在于高等植物中,是仅次于纤维素的地球上第二丰富的生物聚合体,有效地利用自然界中含量丰富的木质素具有重大的意义。然而,由于木质素结构的复杂性,对其具体结构的认识和寻找合适的木质素结构分析方法成为人们长期探索的课题。本文主要阐述了目前对木质素单体的生物合成途径和木质素的化学组成、官能团、单体间的连接方式、木质素模型化合物等木质素结构方面的研究进展,并从降解法和非降解法两个角度介绍了常用的木质素结构分析方法。     

低成本木质素吸附剂对废水中Pb2+吸附性能的研究

首次尝试以马尾松为原料的木质素制备低成本重金属吸附剂,采用N2物理吸附和红外漫反射技术对其结构和表面化学进行了表征,研究了pH值,温度对其吸附水溶液中Pb2 的影响,并与麦草木质素和商业活性炭进行了对比,探讨了它吸附重金属离子的吸附机理以及结构和表面化学对重金属离子吸附的影响。结果表明,马尾松木质素吸附剂对水溶液中Pb2 的吸附机理主要是化学吸附,其表面的功能基有利于吸附水溶液中Pb2 ,尽管商业活性炭的比表面积是马尾松碱木素的200多倍,在相同的实验条件下,所制备的马尾松碱木素对Pb2 的单位比表面积平衡吸附量却是商业活性炭的1000多倍。     

木质素酶及其化学模拟的研究进展

木质素酶（包括木质素过氧化物酶和锰木质素过氧化物酶）及其模拟物对木质素的催化降解是绿色化学的一个重要研究课题。本文综述了近年来有关木质素酶的分子结构，活性中心结构、催化木质降解机理及模型物的研究进展。     

硫化物催化木质素及其模型化合物转化制备高附加值化学品

木质素主要由羟基或甲氧基取代的苯丙烷基结构组成,是自然界中唯一可大量生产芳香族化学品的可再生原料。通过选择合适的催化剂,打断其长链结构,高选择性地获得某种或某类目标产物是木质素综合利用的重要途径。金属硫化物催化剂由于具有良好的加氢及脱氧活性,几十年来被广泛应用于木质素催化转化领域。本文对金属硫化物催化剂在木质素及其模型化合物催化转化中的应用进行了综述,从活性组分、载体材料、反应条件及反应机理等方面进行了总结和分析。在此基础上,指出了金属硫化物催化剂在木质素催化降解中面临的难题,并对未来研究提出了建议与展望。     

基于ATRP接枝改性木质素的研究进展

木质素是仅次于纤维素的第二大可再生生物质资源,也是一种环境友好的有机高分子材料.原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization,ATRP)是近年来迅速发展并有着重要应用价值的一种"活性"/可控自由基聚合技术.本文结合本课题组目前的研究工作和近几年的相关报道,简述了ATRP在木质素接枝共聚方面的最新研究进展.综述了采用ATRP对木质素接枝共聚改性的方法,并采用该方法在木质素表面接枝不同功能性单体,赋予木质素表面温敏性、离子响应性、气体开关和基因传递等多种特殊性能的研究概况.最后介绍了AGET ATRP(activators generated by electron transfer ATRP)在木质素接枝共聚反应中的应用.     

木质素磺酸盐研究及其主要应用最新进展

木质素磺酸盐是造纸工业主要副产物之一,随着化石资源的日益枯竭和人们对环境保护的日益重视,人们对木质素磺酸盐的基础研究和应用开发研究渐趋活跃。为了能把握这一研究领域的新发展、新动向,本文综述了近几年来国内外科研工作者对木质素磺酸盐的分离与纯化、改性及其理化性质方面的研究进展,同时也综述了木质素磺酸盐近几年来在工业上的主要应用研究进展,具体包括其应用于混凝土减水剂、石油开采助剂、分散剂、高分子材料的改性剂等。     

室温离子液体溶解和分离木质纤维素*

作为世界上最丰富的生物质资源,木质纤维素是生产清洁能源和精细化工品的天然原料。室温离子液体是近年来出现的一类绿色材料,对溶解和分离木质纤维素具有广阔的应用前景。本文在介绍木质素、纤维素、半纤维素和相关室温离子液体的组成与结构的基础上,综述了室温离子液体在溶解、分离木质纤维素方面的研究进展。根据目前所报道的研究结果,总结了不同离子液体对木质素、纤维素、半纤维素的溶解作用以及对木质纤维素的分离性能,分析了离子液体的结构与其溶解性能的关系,讨论了可能的溶解机理。最后提出了这一领域存在的问题,并对其未来的发展作了展望。     

木质素氧化还原解聚研究现状

木质素是自然界中含量巨大的天然酚类聚合物,其总量仅次于纤维素。由于其结构复杂性,仅有不到2%的木质素用于工业生产,因此实现木质素的高效综合利用是目前该领域的难题,而木质素的氧化还原转化为芳香化合物是目前一个重要且有前景的手段:木质素氧化解聚能显著降低其主要化学键键能,促进木质素转化为香草醛、紫丁香醛和高香草醛等高度官能化的单体;而木质素还原解聚可将其结构中含氧官能团脱除,转化为低氧/无氧木质素生物油,可作为高热值生物燃油,且在反应中能显著抑制缩合反应的进行。本文简要介绍了木质素的结构单元以及联接方式,同时从反应条件和催化剂等方面全面综述了国内外木质素氧化还原解聚的最新研究进展,并对其反应机理进行了详细探讨。在此基础上,针对当前木质素解聚过程中的难题提出了未来该领域的研究重点和方向。     

木质素及其在高分子材料方面的利用课程教学方法与实践

木质素是一种重要的天然高分子,其开发利用已成为材料科学的热点之一。木质素及其在高分子材料方面的利用课程内容涉及木质素的结构与性质、木质素化学品、木质素热固性材料、木质素热塑性材料、木质素新材料、木质素材料的性能评价等。针对该门课程知识点多且内容分散、知识面宽、知识点新的特点,提出了教学方法:(1)采用案例教学法,密切联系生产实践;(2)采用翻转课堂教学法,提高学生自学能力;(3)加强双语教学,培养国际化专业人才;(4)采用灵活有效的考核方式,着实提高学生综合能力。     

电催化木质素升级转化成高附加值化学品和燃料的研究进展

为节能减排和能源结构调整以快速实现"碳中和",发展可再生、清洁与绿色的能源以替代传统化石能源已成为当今世界高质量发展的重要共识.生物质能作为一种典型的可再生能源,具有储量丰富、分布广泛、可有效转化成各种化工原料和燃料等特点逐步受到广泛关注并成为科研热点.木质素是生物质的重要组成部分,其含氧量低、热值高,可转化成高热值燃料;同时,木质素富含芳香结构单元,可以转化成各类高附加值化工原料及医药中间体.木质素解聚及其对应单体升级转化是木质素高效转化利用的关键技术.当前,传统热催化是其主要应用技术手段.然而,该类方法常在高温高压下进行,需消耗大量能源及众多繁琐操作步骤,不易规模化生产.相对而言,电催化技术能实现常温常压的木质素解聚及对应单体的升级转化,采用由可再生能源(例如风能、太阳能等)获得的清洁电力,则能实现完全绿色可持续生产,对未来经济社会的发展及"碳中和"的目标具有重大意义.本文综述了近年来电催化技术在木质素升级转化成高附加值燃料和化学品方面的应用,尤其是在木质素解聚及其对应单体于水溶液相关电解质中升级转化方面的应用.(1)针对总体研究背景进行了概述,总结了木质素研究的重要意义并概括了当前木质素研究的主要思路,并简单介绍了木质素结构单元及连接键等基本性质;(2)针对电催化技术在木质素应用方面进行了总结,包括反应类型和反应路径等;(3)总结了木质素常用的几种典型表征技术手段,如GC-MS、NMR、IR等;(4)总结了电催化木质素解聚及其单体升级转化研究现状,对电催化木质素解聚应用中木质素前体类型、电解质种类和电还原/氧化催化剂进行了详细介绍及客观评价,并对几种代表性单体的电催化加氢反应及氧化反应做了详细评述.在此基础上展望了电催化技术在木质素升级转化中的应用前景,指出了当前电催化技术在木质素升级转化应用中存在的实际问题,提出了电催化技术在木质素升级转化中的发展方向.     

手性金属有机骨架材料的合成及其在对映异构体选择性分离中的应用

手性现象在自然界中广泛存在,手性分离在药物研发、农用化学、药理学、环境科学和生物学等诸多领域具有重要意义。手性金属有机骨架化合物材料(MOFs)是一类具有特殊拓扑结构和可设计的孔道结构的新型多孔材料,加之其比表面积高、孔隙率大、热稳定性良好和溶剂耐受性好等特性,使得MOFs在分析化学领域的应用与研究日益深入。本文简要综述了手性MOFs的合成方法,着重讨论了手性MOFs在对映异构体选择性分离方面的应用及相关机理,最后对该类材料的发展前景做了展望。     

木质素基环氧丙烯酸酯的合成及紫外光固化

正木质素是地球上一种储量十分丰富的可再生资源,可生物降解[1,2].木质素结构中含有大量羟基,主要以酚羟基和醇羟基形式存在,可与许多化合物发生化学反应制得木质素基环保材料,是最有前途的生物质资源之一[3].但工业木质素纯度较低,对其利用多为直接混合,如水泥减水剂等低端领域.环氧丙烯酸酯(EA)作为紫外光固化的预聚体,在紫外光照射下可快速固化,其黏接性高,耐化学药品性能优异,应用广泛[4,5].因此降低EA的成本,对其进行改性是近年来该领域的研究热点[6].本文以工