γ射线辐照处理竹材化学组分及结晶度变化研究

利用核磁共振波谱仪和X射线衍射仪,对γ射线辐照处理前后的竹材进行CP/MAS 13C-NMR图谱、XRD光谱分析,得出竹材细胞壁主要化学组分在辐照过程中结构和性质的变化规律。随着辐照剂量升高,竹材纤维素结晶度呈现先升高后降低的趋势,半纤维素发生降解,木质素由非酚型向酚型转变。     

γ射线辐照处理竹材化学组分及结晶度变化研究

利用核磁共振波谱仪和X射线衍射仪,对γ射线辐照处理前后的竹材进行CP/MAS13C-NMR图谱、XRD光谱分析,得出竹材细胞壁主要化学组分在辐照过程中结构和性质的变化规律.随着辐照剂量升高,竹材纤维素结晶度呈现先升高后降低的趋势,半纤维素发生降解,木质素由非酚型向酚型转变.     

多胺型纤维素基螯合纤维的合成和光谱学研究

将漂白化学桉木浆(BCEP)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的接枝共聚产物(CPGMA)与乙二胺(EDA)反应,合成了多胺型纤维素基螯合纤维CPGMA-EDA。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、固体核磁共振碳谱(13C CP/MAS NMR)和X射线衍射(XRD)对产物进行了分析。FTIR和13C CP/MAS NMR的研究结果表明,与EDA反应后,CPGMA在904 cm-1波数处的环氧基特征吸收峰基本消失,3 200～3 500 cm-1处的吸收峰因新增N—H伸缩振动而明显增宽,说明大量氨基通过开环反应被接枝到了CPGMA表面;XRD结果表明所得纤维素基螯合纤维的结晶度为48.1%,相对于原漂白化学桉木浆的结晶度下降了31.0%,说明反应不仅发生在纤维素的非结晶区,同时也发生在结晶区。     

热处理竹材的化学成分傅里叶变换红外光谱分析

化学热处理是实现可再生木质生物能源中纤维素高效利用及半纤维素糖化转换的关键步骤。通过预处理过程可以快速去除难溶木质素,实现细胞壁中半纤维素的物理化分离,使得植物细胞壁中化学成分发生变化,从而增加木质纤维素的产出量。以硫酸(H₂SO₄)、稀碱(NaOH)及甘油(glycerol)为预处理介质,采用不同的热处理温度(硫酸(H₂SO₄)、稀碱(NaOH)热处理温度为117和135 ℃;甘油(glycerol)热处理温度为117 ℃)),对竹材处理前后的主要化学组分进行对比分析,并通过傅里叶变换红外光谱进一步证实化学热处理前后竹材化学组分的变化,以获得不同的化学热处理介入下竹材化学成分转换的主要变化规律和机理。结果表明：热化学处理后竹材的纤维素产出量明显增加。纤维素得率及木质素的去除率在不同的处理介质条件下的变化规律为,稀碱(NaOH)处理效果优于稀酸(H₂SO₄)和甘油(glycerol);此外,在相同介质条件下135 ℃热处理效果比117 ℃热处理效果显著。对于不同处理条件的半纤维素的降解程度大小变化结果与此相同。通过红外光谱分析可知,热处理后纤维素环状C-O-C不对称伸缩振动峰出现峰值分解,半纤维素的红外吸收特征峰出现明显陡降变化,木质素苯环特征吸收峰明显减弱,证明纤维素产出量明显增加,半纤维素降解趋势明显,木质素去除效果良好。傅里叶红外变换光谱分析结果与标准测定结果一致。     

真空热处理人工林落叶松木材吸湿性变化机理研究

热处理是一种环境友好型的木材改性方法,可提高木材的耐腐性和尺寸稳定性。研究以落叶松木材为试验材料,在处理温度200 ℃的条件下,对其进行了不同时间的真空热处理。利用动态水蒸气吸附(DVS)对热处理前后木材吸湿性的变化进行了表征,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析了热处理前后木材化学组分和结构变化,通过化学变化分析阐明了热处理木材吸湿性变化的作用机制。结果表明：真空热处理落叶松木材的平衡含水率降低,热处理木材的平衡含水率随热处理时间的延长呈逐渐下降的趋势。结合红外光谱和光电子能谱发现,热处理后木材纤维素和半纤维素等化学成分发生降解,木质素发生交联缩合反应,使得吸湿性基团含量减少,碳元素与氧元素含量发生变化,氧碳比降低,从C原子的结合形式来看,热处理材的C1含量增加,C2和C3含量降低,这些化学变化使得热处理材的吸湿性降低。此外,真空热处理未破坏木材的结晶结构,木材的相对结晶度随真空热处理时间的延长而增大,结晶度的增大减少了纤维素分子链上吸水性基团的数量,从而降低了木材的吸湿性。     

γ射线辐照处理竹材的X射线光谱研究

利用X射线衍射仪,对γ射线辐照处理前后的竹材进行X射线光谱分析,得出竹材结晶度和微纤丝角在辐照过程中的变化规律。随着辐照剂量的增加,竹材纤维素结晶度呈现先升高后降低的趋势,微纤丝角变化不明显,表明微纤丝角不是影响辐照过程中竹材物理、力学性能变化的主要因子。     

利用SEM,XRD和FTIR研究四种化学预处理对楸木木屑酶解的影响（英文）

利用NaOH,Ca(OH)_2,H_2SO_4和HCl四种溶液对楸木木屑进行化学预处理,发现两种碱预处理均能显著提高楸木木屑的酶解效率。采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对四种化学预处理后的楸木木屑进行观察和分析。SEM观察发现,四种化学预处理对楸木木屑的纤维表面均有不同程度的破坏与侵蚀,其中Ca(OH)_2的破坏效果最为明显。XRD谱图表明,碱预处理对楸木木屑纤维素的非晶体结构产生破坏,导致其结晶度升高,而经过酸预处理后楸木木屑纤维素的结晶度没有明显变化。FTIR谱图显示,酸碱预处理对楸木木屑中半纤维素和木质素的分子结构均有不同程度的破坏,碱预处理过程中木质素的高效溶出可能是楸木木屑酶解效率显著提高的主要原因。     

光谱预处理对近红外光谱预测木材纤维素结晶度的影响

木材纤维素结晶度是木质材料的一个重要性质,它与树木的生长特性、结构与化学组成均有密切关系,并对木材的杨氏模量、尺寸稳定性、密度和硬度等具有重要的影响,文章研究了利用近红外光谱结合多变量数据分析技术对人工林木材纤维素的结晶度进行预测的能力。本研究从人工林湿地松木粉试样的表面采集近红外漫反射光谱,并利用X射线衍射法测定了木材纤维素的结晶度。研究表明,采用一阶导数和二阶导数光谱预处理没有提高近红外模型的预测效果,而采用原始光谱的预测效果最好,预测值与X射线衍射测定值的相关系数r可以达到0.950,各项预测误差值较低, 说明采用近红外光谱结合多变量数据分析方法建立的结晶度预测模型具有理想的预测能力。     

辐照前处理木质纤维素的研究进展

本文对几种主要的辐照前处理木质纤维素方法的效果和特点进行较为全面的比较和总结,旨在阐述微波、紫外线、γ射线、X射线、电子束、离子束等方式辐照前处理木质纤维素对其结构改变的机理尤其重点探讨了重离子辐照前处理引起木质纤维素同质异形体（I_α → I_β）的转换机制。木质纤维素结晶度与酶消化率呈强相关性,重离子辐照前处理可使木质纤维素中木质素和半纤维素部分破坏,导致其相对结晶度增加,从而增强了纤维素酶与木质纤维素的可及度,提高了酶解产率。因而,通过适当剂量的重离子辐照前处理可以显著提高酶对木质纤维素的生物转化效率和还原糖的产量,这为辐照前处理提高木质纤维素的综合利用提供了理论指导。     

利用SEM，XRD和FTIR研究四种化学预处理对楸木木屑酶解的影响

利用 NaOH ,Ca（OH）2,H2 SO4和 HCl 四种溶液对楸木木屑进行化学预处理,发现两种碱预处理均能显著提高楸木木屑的酶解效率。采用扫描电镜（SEM ）,X 射线衍射（XRD）和傅里叶红外光谱（FTIR）对四种化学预处理后的楸木木屑进行观察和分析。SEM 观察发现,四种化学预处理对楸木木屑的纤维表面均有不同程度的破坏与侵蚀,其中 Ca（OH）2的破坏效果最为明显。XRD 谱图表明,碱预处理对楸木木屑纤维素的非晶体结构产生破坏,导致其结晶度升高,而经过酸预处理后楸木木屑纤维素的结晶度没有明显变化。FTIR 谱图显示,酸碱预处理对楸木木屑中半纤维素和木质素的分子结构均有不同程度的破坏,碱预处理过程中木质素的高效溶出可能是楸木木屑酶解效率显著提高的主要原因。     

竹基纤维素Ⅱ氢键结合的近红外光谱研究

纤维素是一种可再生天然亲水性高聚物,其庞大的氢键网格形成多种不同的晶体结构形式。在其五种结晶变体（纤维素Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅹ）中,纤维素Ⅱ由纤维素Ⅰ（天然纤维素）经再生或丝光化处理获得,是表面自由能最低、性能最稳定的纤维素,这主要归因于纤维素Ⅱ具有与纤维素Ⅰ晶型平行链结构相反的反平行链结构,且相比于纤维素Ⅰ有附加的分子间氢键。基于近红外光谱（NIRS）对含氢基团的敏感性及纤维素的结晶结构中有大量氢键,使通过NIRS定性检测、定量评价纤维素的结晶结构成为可能。目前,用NIRS对纤维素结晶变体氢键结合的研究甚少,针对竹材纤维素Ⅱ及其衍生材料氢键结合的研究国内外尚未见相关报道。用竹材制备纤维素Ⅰ,经丝光化处理得到竹基纤维素Ⅱ,通过NIRS研究其氢键结合状况,结果与竹粉及竹基纤维素Ⅰ相比较。此外,研究还通过NIRS对竹粉及竹基纤维素的结晶度做了定量评价。结果表明：(1）在无定形区,竹基纤维素Ⅰ、Ⅱ和竹粉相比光谱差异不大,氢键结合只有量的变化,而无质的差异;(2）在半结晶区,与竹粉相比,竹基纤维素Ⅰ晶型结构保持不变,而竹基纤维素Ⅱ形成双峰;(3）在纤维素结晶区的近红外谱带范围内,反映竹基纤维素Ⅰ结晶表面纤维素分子内氢键O2-H2···O6的强氢键结合的羟基伸缩振动的一次倍频吸收峰由6 292 cm-1向高波数转移到6 354 cm-1,该处与竹基纤维素Ⅱ形成的强氢键结合的分子间氢键O2-H2···O2反平行构造相对应;(4）NIRS预测的结晶度与XRD分析结果有良好相关性。上述结果表明,纤维素结晶区内的氢键结合在近红外特征谱带出现转移且在半结晶区形成双峰,是区别竹基纤维素Ⅱ和Ⅰ的主要特征。研究也表明NIRS对探讨纤维素多种变体的氢键结合及结晶度预测是可靠的。     

制备生物炭的结构特征及炭化机理的XRD光谱分析

XRD光谱分析是研究物质内部结晶结构物质的重要手段。利用X射线技术分析了不同物料来源和制备方式对生物炭结晶结构特征及其炭化机理。结果表明：生物炭均含有d₁₀₁和d₀₀₂晶面衍射峰类石墨微晶纤维素炭,但炭化后析出的盐分随不同物料,差异较大,如牛粪、蓖麻粕以及糠醛渣的CaCO₃含量要高于其他生物炭,而仅牛粪与蓖麻粕含有CaMg(CO₃)₂。随温度升高,玉米秸秆炭中半纤维素优先分解,然后为纤维素石墨微晶化,结晶度提高,向更稳定的碳化合物转化。其中的矿物盐分随着炭化裂解温度升高,由稀土类氧化物→醋酸盐类物质→碳酸盐类物质逐步析出,CaCO₃的含量也随之增多。不同炭化方法的炭化机理不同,先干燥后炭化可促进半纤维素的分解,高温微波处理则是强烈震荡,主要促进物质多键断裂分解,碳酸盐类物质析出相对较少。通过X射线衍射分析可以很好研究生物炭内部结构结晶特征,可有效反映其炭化过程裂解机理。     

CP MAS 13C spectral editing and relative quantitation of a soil sample

A hydrofluoric acid (HF)-treated soil sample was studied by 13C NMR spectroscopy. Cross polarization (CP) Magic Angle Spinning (MAS) 13C spectral editing and relative CP peak quantitation, obtained through variable-contact-time experiments, were used to aid the interpretation of the spectrum. The combination of these two types of experiment allowed to obtain a higher degree of detail on the composition of the sample with respect to a standard CP MAS experiment.     

Rheological and NMR studies of polyethylene/calcium carbonate composites

Rheometry, 13C CP/MAS NMR spectra and 1H spin-lattice relaxation times T1 and T1rho have been employed to study the structure and molecular dynamics in composites of polyethylene (LDPE) with calcium carbonate filler. It has been found that the addition of the filler into the polymer leads to an increase in composite rigidity and a decrease in mobility in its crystalline regions. The presence of the filler affects the crystallization process making the crystal structure less perfect and reduces the size of the crystallites.     

Observation of nitrogen-14, carbon-13 indirect spin-spin coupling in high-resolution 13C CP/MAS spectra of solids.

The 13C CP/MAS NMR spectrum of [(n-C3H7)4N][Cd(SCN)3], 1, indicates the presence of three non-equivalent thiocyanate ligands, in agreement with the results of a recent single-crystal X-ray diffraction study. Examination of the 13C MAS line shapes allows direct measurement of the indirect spin-spin coupling constants, 1J(14N, 13C) = 16 +/- 1 Hz and 2J(111/113Cd, 13C) = 75 +/- 5 Hz, for the unique N-bonded thiocyanate ligand. This is the first reported measurement of 1J(14N, 13C) and 2J(111/113Cd, 13C) in the solid state. Possible reasons for the failure to observe 1J(14N, 13C) values in previous high-resolution 13C CP/MAS NMR studies are summarized.     

Solid state C NMR analysis of human gallstones from cancer and benign gall bladder diseases

Natural abundance ¹³C cross polarized (CP) magic angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of human gall bladder stones collected from patients suffering from malignant and benign gall bladder disease was carried out which revealed different polymorphs of cholesterol in these stones. All gall bladder stones in present study had cholesterol as their main constituent. ¹³C CP-MAS NMR analysis revealed three forms of cholesterol molecules in these stones, which are anhydrous form, monohydrate crystalline with amorphous form and monohydrate crystalline form. Our study revealed that stones collected from patients associated with chronic cholecystitis (CC) disease have mostly different polymorph of cholesterol than stones collected from patients associated with gall bladder cancer (GBC). Such study will be helpful in understanding the mechanism of formation of gallstones which are associated with different gall bladder diseases. This is the first study by solid state NMR revealing different crystal polymorphism of cholesterol in human gallstones, extending the applicability of ¹³C CP-MAS NMR technique for the routine study of gallstones.     

A comparison of glycans and polyglycans using solid-state NMR and X-ray powder diffraction

Individual polyglycans and their corresponding monomers have been studied separately for several decades. Attention has focused primarily on the modifications of these polyglycans instead of the simple relationship between the polyglycans themselves and their corresponding monomers. Two polyglycans, chitin and chitosan, were examined along with their respective monomeric units, N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) and (+)D-glucosamine (GlcN) using solid-state proton decoupling Magic Angle Turning (MAT) techniques and X-Ray Powder Diffraction (XRPD). A down-field shift in isotropic (13)C chemical shifts was observed for both polymers in Cross Polarization/Magic Angle Spinning (CP/MAS) spectra. An explanation of misleading peak assignments in previous NMR studies for these polyglycans was determined by comparing sideband patterns of the polymers with their corresponding monomers generated in a 2D FIve pi REplicated Magic Angle Turning (FIREMAT) experiment processed by Technique for Importing Greater Evolution Resolution (TIGER). Structural changes in the crystalline framework were supported by XRPD diffraction data.     

Study on ethyl groups with two different orientations in [N(C2H5)4]2CuBr4

The crystal structure and phase transition temperature of [N(C₂H₅)₄]₂CuBr₄ are studied using X-ray diffraction and differential scanning calorimetry (DSC); measurements revealed a tetragonal structure and the two phase transition temperatures T_C of 204 K and 255.5 K. The structural geometry near T_C is discussed in terms of the chemical shifts for ¹H magic angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) and ¹³C cross-polarization (CP)/MAS NMR. The two inequivalent ethyl groups are distinguishable by the ¹³C NMR spectrum. The molecular motions are discussed in terms of the spin–lattice relaxation times T_1ρ in the rotating frame for ¹H MAS NMR and ¹³C CP/MAS NMR. The T_1ρ results reveal that the ethyl groups undergo tumbling motion, and furthermore that the ethyl groups are highly mobile.