木质素热解生物油组成成分与分子尺寸分布特性分析

选用脱碱木质素作为原料,以热裂解气质联用技术(Py-GC/MS)研究木质素在350～600℃下热解产物成分和含量,并利用Joback法、 Lijie法和Tahami法3种基团贡献法计算了生物油各组成成分的临界参数和动力学直径,对木质素热解油产物的分子动力学直径分布特性进行计算.结果显示,愈创木基结构、紫丁香基结构、苯酚类、邻苯二酚类和芳烃类等5种芳香族化合物是350～600℃下木质素热解生物油的主要组成成分,其中愈创木基结构化合物的平均峰面积百分比达到70.7%.随着反应温度从350提高到600℃,分子动力学直径在0.560～0.610 nm区间内的木质素热解油组分含量从14.6%增加至31.3%.木质素热解生物油主要产物的动力学直径在0.560～0.710nm,表明一些孔径尺寸在此范围内的分子筛如SSZ-20、 ZSM-5和Beta可作为木质素裂解制备高品质芳烃燃料的催化剂.     

不同提取方法对所得稻壳基木质素的影响研究

本文以稻壳这种在我国来源十分丰富的农业副产物为原料,采用三种方法(乙二醇法、乙醇法、碱法)提取稻壳中的木质素,考察相应处理条件下的木质素提取率、羟基含量来确定提取适宜条件。乙二醇提取法所得木质素的羟基值和产率可以分别达到275.2mg/g和45.2%;乙醇法在适宜的提取条件下得到稻壳基木质素羟基值和产率分别为269.1mg/g和51.1%;碱溶液提取法可获得羟基值和产率分别为324.7mg/g和64.1%的碱木质素,无论何种木质素都富含活性官能团为后续再利用提供条件。     

木质素模化物键离解能的理论研究

采用密度泛函理论B3P86方法,在6-31G(d,p)基组水平上,对木质素结构中的6种连接方式(β-O-4、α-O-4、4-O-5、β-1、α-1、5-5)的63个木质素模化物的醚键(C-O)和C-C键的键离解能E_B进行了理论计算研究。分析了不同取代基对键离解能的影响以及键长与键离解能的相关性。计算结果表明,C-O键的键离解能通常比C-C键的小,在各种醚键中C_α-O键的平均键离解能最小,为182.7 kJ/mol;其次是β-O-4连接中的C_β-O键,苯环和烷烃基上的取代基对醚键的键离解能有较强的弱化作用,C-O键的键长和键离解能的相关性较差。与C-O键相比,C-C键的键离解能受苯环上取代基的影响很小,而烷烃基上的取代基对C-C键的键离解能有较大的影响,C-C键的键离解能和键长之间存在较强的线性关系,C-C键的键长越长,其键离解能越小。     

木质素酚类单体化合物制备烷烃燃料

通过引入中间小分子化合物,采用傅克烷基化反应,实现了从木质素酚类单体化合物制备长链烷烃燃料.考察了催化剂、醛酮类小分子化合物、反应时间、反应温度、物料比、底物等条件对从木质素酚类单体制备二聚体反应结果的影响,并对得到的木质素酚类二聚体产物进一步加氢还原,得到C_13~19烷烃燃料.结果表明,当物料比n(木质素酚类单体)/n(醛酮类中间小分子)为15:3,以Amberlyst-15为酸性催化剂,在100 ℃的条件下,反应24 h,可以得到68%产率的二聚体化合物(当底物是愈创木酚和丙醛时).将得到的二聚体化合物在270 ℃,4 MPa H₂的不锈钢反应釜中进行加氢反应,3 h后,二聚体化合物完全转化为液体烷烃.提出从木质素单体出发通过引入中间小分子,实现C-C链增长来制备烷烃燃料的合成路线,为木质素的开发和应用提出了新思路与实验基础.     

木质素β-O-4单元的光化学和电化学降解:醚键断裂反应的一种应用*

醚键断裂反应既是有机化学的重要教学内容,又在现实世界中具有广泛应用。木质素是一类重要的生物质资源,其降解核心为碳-氧键断裂反应体系,具有重要的研究价值。对木质素β-O-4单元利用光化学和电化学降解的最新科研进展进行总结,可为醚键断裂反应的教学提供应用案例,拓展学生科学视野。     

棉杆木质素提取及其对聚丙烯抗氧化性能分析的综合性实验

介绍了一个以从新疆废弃棉花秸秆中提取出的木质素为原料及其对聚丙烯(PP)抗氧化性能为一体,针对高分子相关专业开设的综合性实验。基于新疆大学高分子相关专业的实际情况,将教师的科研项目与本科教学相结合,该综合性实验主要包括了棉杆木质素的提取、人工加速老化试验和抗氧化性能表征分析的特色实验体系。在实践教学中,学生不仅学习了棉杆木质素的提取过程,还认识了人工加速老化试验对材料的老化机理及其对抗氧化性能的影响,也拓宽了对专业知识的综合理解,为科研成果转化为教学实验提供了借鉴。     

纳米氧化铈在催化氧化木质素制备芳香化合物中的应用研究

木质素是自然界中唯一大规模可再生的含芳环聚合物.通过催化氧化的方法,定向解聚木质素得到芳香类化合物,具有非常重要的价值.近年来,氧化铈作为载体在木质素的多相催化氧化反应中表现较好性能.然而,对于氧化铈直接作为催化剂,并探讨其纳米结构与性能之间的研究未见报道.研究结果表明:纳米氧化铈直接作为催化剂时,对于木质素的催化氧化反应具有较好的性能,顺序为氧化铈纳米八面体纳米四方体纳米球纳米棒.纳米八面体表现出最优的催化性能,以其作为催化剂,对乙醇木质素进行催化氧化,得到了大量芳香酸及其酯类化合物.     

纺丝法制备木质素基碳纤维的研究进展

目前全球制备碳纤维主要以聚丙烯腈(PAN)或沥青为原丝,但是这类碳纤维制备成本高,限制了其自动化工业领域的大规模应用。木质素由于具有较高的含碳量和碳化收率高,其可以作为前驱体来制备碳纤维。作为一种新型材料,木质素基碳纤维因其具有价格低廉、环保、原料丰富、可实现废弃资源再生利用等优点而备受关注。本文详细介绍了木质素的分类及结构特征,阐述了不同纺丝方法制备的碳纤维的力学性能,并对其未来发展进行展望。     

木质素及其模型化合物的加氢脱氧反应研究进展

随着化石能源的不断枯竭,以及所产生的环境问题-温室效应及其高硫含量引起的酸雨,迫使人类寻找新型替代能源.在众多可再生能源中,生物质因其碳中性,易获取,作为唯一可转化为液体燃料的可再生资源,正日益受到重视.全球每年生物质产出高达1.7×1011t,其中,含75%的碳水化合物如纤维素、甲壳素和淀粉,20%木质素,其他占     

超声波辅助木质素磺酸钠烷基化合成表面活性剂

以木质素磺酸钠(LS)和1-溴十二烷为原料,吡啶为催化剂,在碱性醇水混合溶液中,利用超声波辅助烷基化反应制备生物基表面活性剂.通过GPC,UV,FTIR和1H-NMR对木质素磺酸钠及其直接烷基化产物(ALS)、超声烷基化产物(UALS)进行结构表征,结果表明超声活化使木质素磺酸钠的分子量从154200下降到106000,酚羟基的含量从0.65%提高到1.55%,活化效率达139%.1H-NMR谱中甲氧基的峰面积占总面积的比值由超声前的36.0%下降到超声后的21.0%.烷基化反应位点是LS的酚羟基,超声波活化烷基化效率明显高于直接烷基化效率.1%质量浓度的UALS的表面张力为28.2 mN/m,相同质量浓度的ALS和LS的表面张力分别为34.1 mN/m和41.5 mN/m.UALS的临界胶束浓度(CMC)是5×10-2g/L,比LS的低近两个数量级.超声烷基化效果较直接烷基化好的原因在于超声波处理一方面提高了酚羟基的含量,一方面破坏了大分子的三维网状结构,强化了体系的传质和传热效率.