以纳米微晶纤维素为模板的酸催化水解法制备球形介孔TiO_2

以纳米微晶纤维素(NCC)为模板剂,采用酸催化水解法制备了球形介孔TiO2(SP-TiO2).并采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱和低温N2吸附-脱附等手段对其进行了表征.结果表明,所制SP-TiO2为直径100～200nm的规整球形颗粒,单个球形颗粒由粒径为10～20nm的TiO2小晶粒组成.其介孔孔径为8.2～13.5nm,且随焙烧温度的升高而增大.NCC长链结构之间羟基键合所形成的狭小空间构成的微反应器,可有效限制TiO2前驱体的生长和团聚,诱导其晶粒自组装成球形结构,并抑制由锐钛矿相向金红石相转变.600oC焙烧的SP-TiO2表现出最高的光催化活性,对苯酚降解率达89%.     

Partial Carbamoylation of Cellulose Microspheres:a New Method to Prepare Adsorbents for Liquid Chromatography简

Micron-sized cellulose microspheres were prepared through sol-gel method using NaOH/urea solution to dissolve cellulose, then cross-linked by 1,6-hexanylene diisocyanate （HDI）, toluene 2,4-diisocyanate （TDI） and 1,4-phenylene diisocyanate （PDI）, respectively. The reaction conditions for partial modification of the microspheres were studied. The degree of substitution （DS） in cellulose was controlled by adjusting the reaction conditions. HDI-crosslinked microspheres were partially modified with phenyl isocyanate to obtain chiral stationary phases （CSPs）. The CSPs of a lower degree of crosslinking （DC） showed better chiral recognition ability than those of a higher DC. Meanwhile the CSPs prepared by pre- modification exhibited better chiral recognition ability than those prepared by pre-crosslinking.     

纳米纤维素晶须的表面醋酸酯化改性及复合材料的力学性能

采用硫酸水解法制备纳米纤维素晶须, 再以冰醋酸为分散介质, 浓硫酸为催化剂, 醋酸酐为酯化剂对纳米纤维素晶须进行不同程度醋酸酯化改性, 得到醋酸酯化的纳米纤维素. 采用红外光谱(FTIR)、 X射线光衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对改性产物进行分析和表征. 结果表明, 改性纳米纤维素晶须中醋酸酯基的平均取代度过小或过大时均不适宜用作复合材料的增强相. 当改性纳米纤维素晶须中醋酸酯基的平均取代度为0.05时, 醋酸酯化反应只发生在纳米纤维素晶须的表面. 此时, 晶须能在丙酮中稳定悬浮, 表现出流动双折射现象, 并保持了改性前纳米纤维素晶须的棒状形态和高结晶度. 将这种改性后的纳米纤维素晶须作为增强相与醋酸纤维素通过溶液浇铸法制成纳米复合膜, 结果显示, 与空白醋酸纤维素膜相比, 添加改性纳米纤维素晶须后, 纳米复合膜的拉伸强度、 杨氏模量和断裂伸长率都得到了提高. 在玻璃化转变区间纳米复合膜储能模量的降低幅度小于空白膜.     

薄层色谱用纤维素苯甲酸酯类手性固定相的制备及色谱性能

用超声方法合成了3种纤维素苯甲酸酯类手性固定相，三（苯甲酰基）纤维素（CTB）、三（4－甲基苯甲酰基）纤维素（CTMB）、三（4－硝基苯甲酰基）纤维素（CTPNB）；该类手性固定相（CSP）用于薄层色谱分离手性药物对映体，采用合适的展开剂系统，共有6对含氮手性药物获得了安全分离；比较了3种手性固定相的拆分性能，表明CTB和CTMB对手性药物显示出良好的拆分性能，而CTPNB的拆分性能较差。     

钠离子电池用铁基正极材料的研究进展

气候变化和化石燃料枯竭等问题将促进新型绿色能源的开发和利用。因此,高效率、低成本、安全的储能系统,得到了越来越多的关注和研究。在各类储能系统中,二次电池是存储电能、为电子设备供电的最理想选择。目前,锂离子电池(LIBs)的应用最广泛。然而,地球上锂资源的短缺和分布不均造成的成本较高,急需研究和开发其他高性能的新型二次电池。钠元素具有地壳中储量丰富、均匀且与锂具有相似化学性质等优势,使得钠离子电池(SIBs)成为了取代LIBs最有前景的备选二次电池之一。然而,钠离子的体积较大、离子传导动力学更缓慢、导电性更差等问题,限制了SIBs高性能的实现,这是目前研究的难点和重点。此外,铁具有储量丰富、环境友好的特点,其在SIBs中的应用引起了电池领域科研工作者的广泛关注。因此,寻找良好的铁基正极材料成为SIBs高性能电极材料开发的一个重要研究方向。本综述对近年来SIBs铁基正极材料方面的研究进展进行了总结,并按照聚阴离子型化合物、过渡金属氧化物、普鲁士蓝及类似物和氟化物分类,进行了系统的阐述和分析。     

阳离子化纳米纤维素晶体增强壳聚糖复合膜的制备及性能

利用水相连续法实现了纳米纤维素晶体(NCC)的高碘酸钠氧化及阳离子化,然后将阳离子化纳米纤维素晶体(CDAC)悬浮液与壳聚糖(CTS)醋酸溶液混合,并采用流延法制得壳聚糖-纳米纤维素(CTS-CDAC)复合膜。采用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位及粒径分析表征了改性前后NCC的结构与性能,并研究了制得的CDAC悬浮液与CTS醋酸溶液混合时的相容性及CTS-CDAC复合膜中CDAC质量分数对复合膜力学性能、水溶胀性的影响。结果表明:CDAC悬浮液与CTS醋酸溶液混合时相容性良好,CDAC在CTS基质中分散均匀,CTS-CDAC复合膜的力学性能较纯CTS膜明显提高。当复合膜中CDAC的质量分数为12%时,拉伸强度达到最高。另外,CTS-CDAC复合膜在水中的溶胀度较纯CTS膜明显降低,稳定性变好。     

木质纤维素催化转化制备能源平台化合物

可再生生物质资源的能源化利用能有效缓解能源短缺和环境恶化的双重压力。木质纤维素类生物质原料通过催化转化途径可以转化成为用途广泛的平台化合物,如呋喃类化合物、多元醇和有机酸及其酯类衍生物等。以这些平台化合物为原料,通过基元反应的转化可以制备高附加值的生物质基液体燃料。基于上述背景,本文概述了国内外木质纤维素通过不同催化转化途径制备各种新能源平台化合物的研究进展。目前木质纤维素制备新能源平台化合物的可行途径主要包括液体酸催化、固体酸催化、离子液体催化和多功能材料催化。在介绍这些催化途径的同时,重点讨论了所使用的催化剂,分析了仍然存在的问题和可能的解决措施,同时对今后该领域的研究前景进行了展望。     

温敏性纤维素/聚Ν-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的固体核磁共振表征及动力学研究

利用半互穿网络方法将具有温度响应的高分子聚N-异丙基丙烯酰胺( PNIPAM)与天然纤维素复合得到温敏性水凝胶。通过固体核磁共振的1 H,13 C CP/MAS(交叉极化/魔角旋转)和QCP(定量交叉极化)等实验手段对复合凝胶的结构进行了定性及定量研究,并利用固体静态变温核磁共振实验和偶极滤波-自旋扩散实验研究了复合凝胶中PNIPAM分子链段的动力学行为。     

多孔炭材料在纤维素催化转化中的应用

生物质作为自然界唯一可再生的有机碳资源,其利用受到了越来越多的关注。特别是随着能源和环境危机的日益加重,将生物质中非可食用部分催化转化为燃料及具有高附加值的化学品被认为是高效、环保、原子经济的绿色过程。同时,多孔炭材料具有丰富的孔道结构、优异的水热稳定性和大比表面积,是生物质催化转化反应中最常用的载体材料之一。兼之炭材料表面极性、亲疏水性的可调变性,及对酸碱溶剂的反应惰性,也使其无论在学术研究还是在工业应用中都具有特殊的优势。另外,随着纳米炭材料科学的飞速发展,合成孔径、形貌、及表面官能团可控的介孔炭和具有多级孔道结构的多孔炭材料成为可能,将其应用到纤维素催化转化过程中,对深入理解孔道结构、表面官能团对纤维素转化的作用,揭示催化反应作用机制,指导炭基催化剂的设计合成,均具有重要意义。在本综述中,我们首先对纤维素转化中多孔炭的孔道结构和表面官能团性质的独特作用进行了阐述。由于商业活性炭的孔径一般在微孔尺度,但纤维素及可溶低聚糖的分子体积较大,因而其在活性炭中的传质受到了极大的限制。通过模板法获得的介孔炭材料,可实现孔径在2–10 nm的可控合成,大大提高了反应物的扩散速率,使之能与催化活性位有效接触。但孔道过于狭长,在反应过程中堵塞的可能性增高,进而导致催化剂失活;因此,在介孔孔道的基础上,建立互通的多级孔道结构对反应物、中间物、和产物的扩散,及催化活性的保持更为有利。另一方面,炭材料表面的含氧官能团不仅具有加强1,4-糖苷键吸附的作用,还可以作为酸性活性中心催化水解反应的进行;尤其是在传统的水相纤维素催化转化过程中,亲水表面对多孔炭催化剂与反应物的接触非常有利。本文以纤维素水解及纤维素水解加氢反应为例,展开讨论了多孔炭作为固体酸及双功能催化剂载体的应用。在水解反应中,纤维素首先在热水中降解为可溶低聚糖,之后再与活性炭表面官能团反应;其中多孔炭的比表面积、酸量、及酸强度均是促进水解发生的正向因素。在水解加氢反应中,炭载贵金属催化剂作为最常用的加氢催化剂,可获得以六元醇为主的纤维素转化产物。除了加氢作用之外,贵金属小颗粒被证实可以通过氢溢流作用提供水解所需的H+,同时,正价的贵金属也可促进反应过程中的氢转移。另一方面,由于钨物种可催化逆羟醛缩合反应的发生,因此在反应体系中引入钨物种时,水解加氢的主要产物由六元醇变为乙二醇。需要特别指出的是,在纤维素催化水解加氢的过程中,多孔炭材料作为载体同样具有非常重要的作用：一方面,三维介孔的孔道结构不仅有利于反应物、产物的扩散,也有利于加氢金属催化剂的分散,进而提高金属的催化加氢能力;另一方面,当炭材料的表面化学性质改变时,也会影响产物的选择性分布,例如当炭表面显碱性时,由于异构化作用,丙二醇成为主要产物。本文最后,我们列举了一些新型多孔炭材料,包括杂原子改性的多孔炭材料和金属氧化物-炭复合多孔材料的合成方法及其在纤维素催化转化乃至生物质转化中的潜在应用。     

纤维素纳米晶体手性复合材料:结构色的调控与应用

结构色在自然界中扮演了重要的角色,在昆虫外骨骼、鸟类羽毛以及植物果实中广泛分布.纤维素纳米晶体(CNCs)的水悬浮液达到一定浓度时会自组装形成左旋的手性向列液晶结构,这种手性向列结构在水分挥发后仍能保持并形成光子晶体虹彩薄膜,具有极强的手性和光子晶体的双重性质.膜内的周期性层状结构与光线产生干涉、衍射作用,表现出复杂的...