TiO2@SiO2-脱木素木材的制备及其耐光性增强

【目的】在二氧化钛（TiO₂）颗粒表面包覆光惰性物质二氧化硅（SiO₂）,制备出具有抑制纳米TiO₂固有的光催化活性、仍保留其原有的紫外屏蔽、可见光透明特性、具有核壳结构、单分散、小尺寸纳米TiO₂@SiO₂,用于抑制脱木素木材（DW）中残留木质素的光老化,制备耐光型TiO₂@SiO₂-脱木素木材（TiO₂@SiO₂-DW）,以提高DW基功能材料的耐光性,延长其使用寿命、木材高值化及碳达峰、碳中和,为经典、普适液-固-液（LSS）法制备的单分散、脂肪酸保护的其他小尺寸纳米颗粒表面的SiO₂包覆、改性及功能化提供可行方案。【方法】采用LSS法制备单分散、尺寸约8 nm、表面吸附油酸分子、分散在环己烷中、锐钛矿相纳米TiO₂;反向微乳液法在TiO₂纳米颗粒表面包覆SiO₂,制备出单分散、粒径约12 nm、分散...     

NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶复合材料的制备及电化学性能

以木材液化物为前驱体原料,经凝胶、碳化、活化法制备的碳气凝胶(CA)为基材,通过两步水热法在其骨架表面原位负载NiCo₂S₄得到NiCo₂S₄/木材液化物碳气凝胶(NiCo₂S₄-CA)复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附实验、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段来表征NiCo₂S₄-CA材料的物相结构和表面形貌,通过循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试方法研究其电化学性能,探究其电荷储存机理。结果表明：NiCo₂S₄纳米颗粒锚定在具有珊瑚网络结构的CA骨架表面,形成丰富的多级孔隙结构。CA的引入有利于NiCo₂S₄的良好分散,缓解其团聚问题,且不会改变NiCo₂S₄的晶体结构。NiCo₂     

多孔炭材料吸附CO2研究进展

由CO₂等温室气体排放带来的全球变暖问题是目前最严峻的环境问题之一。因此,利用多孔炭材料作为其高效吸附材料的研究得到了广泛的关注。系统综述了近年来用于CO₂吸附的5种多孔炭材料,即煤/石油焦基活性炭、生物质多孔炭、炭气凝胶、金属有机骨架衍生物和碳纳米材料,以及多孔炭材料主要的4种制备方法(高温炭化与活化法、水热炭化法、溶胶-凝胶法和模板法),并重点讨论其结构与CO₂吸附性能的关系;随后对多孔炭材料的孔结构和表面化学性质吸附CO₂的机理进行总结。最后,提出多孔炭材料吸附CO₂发展过程中尚待解决的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。     

纳米CaCO3对木纤维增强生物可降解复合材料力学性能的影响

为探索纳米CaCO₃对增强生物可降解复合材料力学性能的影响,采用混炼、注射成型工艺制备纳米CaCO₃改性木纤维/聚乳酸复合材料,研究了纳米粒子添加量（1wt%,2wt%,3wt%,4wt%）及粒子预处理（偶联剂,硬脂酸,偶联剂-硬脂酸）对材料拉伸性能与冲击性能的影响。随着CaCO₃添加量增加,复合材料力学强度先增大后减小,质量分数2%时材料拉伸强度和冲击强度分别提高8%与20%,粒子的增韧效果明显。预处理不仅能增强木纤维与聚乳酸的结合,也提高了纳米粒子分散性,增强材料整体力学性能。纳米粒子在聚合物基体中的分散性及其与聚合物界面结合是影响材料性能的关键。     

多孔石墨相氮化碳的制备及其可见光催化木质素转化研究

以尿素和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体，经热缩聚得到石墨相氮化碳(g-C₃N₄)/SiO₂复合材料，除去SiO₂后，制备了具有较大比表面积(126.6 m²/g)的多孔石墨相氮化碳(mpg-CN)材料。采用N₂吸附-脱附等温线、SEM、TEM、XRD、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)和电化学阻抗谱(EIS)对催化剂的内部结构、微观形貌、晶体结构和光电性质进行了表征，结果表明：TEOS的引入对催化剂的晶型结构和带隙几乎没有影响，但可以使mpg-CN的比表面积、孔容和孔径有所增加，从而提供更多的反应活性位点；mpg-CN具有较低的光生载流子复合率，较高的光生载流子分离效率和迁移率，有利于促进光催化活性的提高。以木质素模型化合物2-苯氧基-1-苯乙醇(1)为底物，对催化剂在不同气氛和溶剂条件下的光催化活性和产物选择性进行了研究，结果表明：在催化剂为mpg-CN、光照、O₂气氛和溶剂CH₃     

K/Ca催化木屑水蒸气气化制取富氢合成气

研制KOH/白云石复合催化剂,以松木屑为原料,在固定床气化炉中进行水蒸气气化实验,考察催化剂制备条件、反应温度、水蒸气流量、催化剂用量对气化合成气气体组分、产气率、产氢率及碳转化率等气化特性评价指标的影响,并对所研制的K/Ca复合催化剂进行SEM、XRD和孔隙结构分析。研究表明：K元素很好地负载在白云石上。由KOH质量分数6%、K/Ca物质的量比2∶1和煅烧温度900℃制备的K/Ca复合催化剂的催化性能最好。气化温度从600℃增加到750℃,H₂体积分数由40.70%增加至59.09%,产氢率由16.38 g/kg增加至90.64 g/kg,但继续升高温度会造成催化剂活性下降使得H₂体积分数和产氢率均有所下降。水蒸气流量由0.4 mL/min增加至1.0 mL/min时,H₂体积分数由52.75%增加至59.09%,产氢率由68.14 g/kg增加至90.64 g/kg,进一步增加水蒸气流量则会造成系统热量损失,使得H₂体积分数和产氢率均有不同程度的下降。催化剂与松木屑质量比值为0.3 g/g时,H...     

Pd/mpg-C_3N_4催化剂的制备、表征及其对松香加氢反应的催化性能

以SiO_2和三聚氰胺为原料,通过高温焙烧法制得介孔类石墨相氮化碳(mpg-C_3N_4),以浸渍法负载Pd纳米粒子制得Pd/mpg-C_3N_4,并用于催化松香加氢反应。采用XRD、FT-IR、TEM、ICP-AES、XPS、氮气吸附-脱附及GC分析对催化剂的结构、形貌特征、Pd负载量、金属价态、比表面积和孔径以及催化活性进行分析。结果表明:Pd纳米粒子成功地均匀分散在了氮化碳的层状结构中,Pd的负载并没有改变mpg-C_3N_4的骨架结构,Pd/mpg-C_3N_4仍然保持着介孔结构;但是Pd的负载使mpg-C_3N_4的比表面积、孔容和孔径均有所减小,Pd/mpg-C_3N_4的比表面积、孔容和孔径分别为47.73 m^2/g、0.17 cm^3/g和3.39 nm。在负载量为7.96%,5 MPa H_2、150℃和反应4 h的松香催化加氢优化条件下制得去氢枞酸GC含量5.99%,枞酸GC含量小于1%的氢化松香产品(其中四氢枞酸为37.12%,二氢枞酸为56.71%)。催化剂Pd/mpg-C_3N_4重复使用4次后,四氢枞酸GC含量由37.12%下降至24.71%,去氢枞酸GC含量由5.99%上升至9.76%。     

五味子植物合成Z型g-C3N4/BiVO4及光催化降解性能研究

Z-型异质结光催化纳米材料因其高效的催化性能而备受关注。植物提取物作为绿色、可持续的介质,在纳米材料的合成中起到了溶剂和结构诱导剂的作用。研究中以五味子水提物为络合剂,首先通过简单的水热法制备了BiVO₄,然后采用煅烧法制备了不同掺杂比率的BiVO₄/g-C₃N₄异质结光催化剂。利用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱,紫外-可见漫反射光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对其微观形态、晶体结构、物理化学性质和光学性质进行了表征。以诺氟沙星为目标,考察样品在可见光下光催化降解性能。结果表明：BiVO₄/g-C₃N₄具有更高的界面电荷转移效率和更宽的可见光响应范围,当g-C₃N₄的掺杂率为10%时光降解活性最佳,120 min内实现对诺氟沙星85.6%的降解率。自由基捕获实验和能带分析结果证实：BiVO₄/g-C₃N₄...     

木材/无机纳米复合材料研究现状与展望

在纳米材料特征、制备方法、纳米复合材料等方面研究成果的基础上,国内外的学者对木材无机纳米复合材料进行了初步研究.研究表明,木材内部具有容纳纳米粒子的纳米空间,它存在于木材细胞壁上的微细纤维之间;并存在能与纳米粒子结合的活性基团;可用溶胶-凝胶法(sol-gel)、原位插层合成法、注入填充法等方法,形成木材/无机纳米复合材料;木材原有性能均能有不同程度的提高,甚至有可能产生全新的性能.基于木材的特点,以木材/无机纳米复合材料的工业化研究为目标,分析木材/无机纳米复合材料的制备、检测与分析表征的研究现状,提出研究建议与展望,主要包括无机纳米材料的筛选、表面改性和分散处理、纳米粒子与木材复合的途径和复合机理研究、木材/无机纳米复合材料的结构表征和性能分析及其应用研究等.     

单宁和纳米SiO2改性大豆基胶黏剂的制备及其性能

为制备无甲醛的环保型生物基木材胶黏剂,以单宁和纳米SiO₂改性脱脂豆粉制备大豆基胶黏剂（DSF）,并分析了改性大豆基胶黏剂的性能。研究结果显示：单宁和纳米SiO₂二元复合改性大豆基胶黏剂（DSF-T-SiO₂）在固化过程中能够形成稳定的交联结构;TG分析表明单宁和SiO₂改性显著提高了胶黏剂的热稳定性;单宁改性大豆基胶黏剂（DSF-T）可提高干态和湿态胶合性能,纳米SiO₂改性大豆基胶黏剂（DSF-SiO₂）的干态胶合性能略有提高,但湿态胶合性能无明显改善。经分析以25 g脱脂豆粉、 5 g单宁、 0.1 g纳米SiO₂和70 g去离子水混合均匀搅拌得到的改性胶黏剂DSF-T-SiO₂-2的起始黏度比未改性的DSF降低了79.58%;DSF-T-SiO₂-2的固化胶层水溶解率为（27.5±0.05）%,比对照组DSF下降了28.4个百分点。此外,DSF-T-SiO₂-2...     

新型氮-磷-硫/单分散二氧化硅复合阻燃剂的阻燃效果

通过利用各元素之间的协效作用，在二氧化硅表面与氮、磷、硫元素发生接枝共聚制备成氮-磷-硫/二氧化硅（N-P-S/SiO₂）复合阻燃剂，用来对竹基板材进行改性处理，研究其对板材的阻燃性能。结果显示，经N-P-S/SiO₂复合阻燃剂处理的竹板材载药能力及阻燃性能均优于浸渍N-P-S处理的样品，随着时间的增加竹板材的载药量呈现出先上升后趋于稳定的变化趋势；TG/DTG结果显示，经N-P-S/SiO₂复合阻燃剂处理的样品有较高的残炭量（32.1%）及热稳定性。     

Ru-Ni/WO3催化剂的制备及其催化纤维素制乙二醇

以商业氧化钨(WO₃)为载体，通过调控制备工艺和活化方式制备了一系列钨基金属催化剂并探索其催化性能。研究结果表明：通过浸渍负载法制备并采用NaBH₄液相活化制备的Ru-Ni/WO₃催化剂，Ru和Ni的负载量分别为2%和20%,其表现出较好的纤维素氢解制乙二醇的催化性能，在240℃、 4 MPa氢压下，反应4 h可以得到86.1%纤维素转化率和62.8%的乙二醇选择性。采用XRD、SEM、Raman和XPS等表征手段探讨了催化剂组成和结构对其催化性能和产物分布的影响机制，Ni和Ru分步浸渍、然后NaBH₄液相还原活化的双金属催化剂会比普通浸渍和氢气热还原活化的催化剂更易被还原，同时具有更大的比表面积和金属分散性，表现出更多的表面缺陷和酸活性位，从而有利于催化纤维素直接氢解转化制备乙二醇。     

外负载TiO2功能化改性木材研究现状

TiO₂作为一种新型无机纳米改性剂,对于改善木材尺寸稳定性差、易燃、易朽、不耐虫蛀、易变色、耐老化性差等缺点,赋予其新的功能性具有良好的效果。文中主要对比了TiO₂负载木材的方法,即表面涂覆、水热法、溶胶—凝胶法和超声波辅助溶胶—凝胶法的机理和优缺点;分析了TiO₂改性对木材内部构造及微观结构的影响,归纳了TiO₂改性对木材吸湿性和力学性能的影响;概述了TiO₂在防水、阻燃、防腐、耐候、防变色、光催化和亲疏水双面功能型木材及磁吸附木材中的应用研究现状;归纳总结了TiO₂在改性木材科学研究中存在的问题,并提出合理建议,以期为实际生产和科学研究提供参考。     

竹制品纳米复合涂层的抑菌防霉效果

以纳米TiO₂及纳米ZnO为原料制备了复合涂层,测试分析了竹制品复合涂层的抑菌和防霉效果。结果显示,复合涂层有较强的抑菌防霉效果,其中10%纳米ZnO的抑菌效果最强,纳米TiO₂和纳米ZnO混合物的防霉效果最强。试验证实,纳米TiO₂及纳米ZnO的复配处方有抑菌防霉作用,有望应用于竹制产品的表面抑菌及防霉。     

森林生态系统碳储量及碳通量遥感监测研究进展

在全球CO₂浓度持续增加导致气候变暖的背景下,森林生态系统碳储量及碳通量遥感大尺度监测成为关注热点。文中深入分析了当前国内外卫星遥感观测技术对森林碳循环评估的2种途径:1）基于遥感手段估算森林生物量并推算森林碳储量,通过碳储量变化确定森林生态系统的CO₂通量。归纳各类森林生物量遥感估算方法的原理及优缺点,系统评述各类方法在大区域森林碳储量估算中存在的不确定性。2）基于CO₂温室气体观测卫星遥感数据,定量监测森林生态系统与大气CO₂通量,基于交换的CO₂通量推算森林碳储量变化。归纳遥感手段观测森林生态系统与大气CO₂通量的主要数据、方法及优缺点,系统评述各类数据及方法在森林CO₂通量时空变化特征监测、森林碳储量估算等方面取得的进展,重点分析专用CO₂浓度监测卫星数据,尤其是我国自主碳卫星数据在CO₂柱浓度反演算法研究以及不同数据源之间的对比、验证和同化研究等方面取得的进展,总结专用温室气体遥感观测数据在森林碳储量及碳通量监测方面的优势。提出利用遥感手段进行森林生态系统碳循环定量监测的研究展望。     

纳米二氧化硅/有机磷协同阻燃木塑复合材料性能的研究

以桉木粉、低密度聚乙烯（LDPE）和马来酸酐接枝低密度聚乙烯（LDPE-g-MAH）为主要原料,采用熔融共混法制备木塑复合材料（WPC）,并以γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅（Nano-SiO₂）与有机磷阻燃剂（D-bp）为复配阻燃剂对其进行阻燃改性。通过锥形量热、热重分析（TGA）对WPC的阻燃性能、热性能进行分析。结果表明:当改性NanoSiO₂与D-bp添加量分别为3%和7.5%时,协同阻燃WPC具有优异的综合性能,峰值热释放速率、总热释放量、峰值质量损失速率和峰值比消光面积分别为358.3 kW/m²、103.4 MJ/m²、0.123 g/s和693 m²/s,与未阻燃改性WPC相比分别降低25.7%、21.8%、51.6%和85.5%;失重5%的热分解温度和残炭率为276.2℃和17.9%,分别提高119℃和5.3%;拉伸强度也提高了61.8%。     

柔性薄木/纳米碳材料复合电极的微观结构与电导性能

【目的】基于木材天然的多孔性、亲水性以及优良机械性能,将薄木切片作为柔性的支撑材料和载体材料与2种纳米碳材料有机结合,制备一种新型柔性薄木/纳米碳材料复合电极,并对其微观结构与电导性能进行研究,为木材功能化和高附加值化提供一种新的研究方向。【方法】利用物理切片方式得到完整性和柔韧性良好的薄木切片,再将纳米碳材料氧化还原石墨烯(RGO)、羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT)逐层沉积到薄木表面,借助冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、四探针电阻率测试仪和电化学工作站等手段研究薄木/纳米碳材料复合电极的微观形貌、化学结构、电导性和电化学性能,重点探索纳米碳材料与薄木切片的附着机制和界面结合机制。【结果】RGO通过非共价π-π堆积在薄木表面形成褶皱状纳米薄膜结构,CMWCNT则呈不规则颗粒状形貌;横切面薄木/纳米碳材料复合电极呈多孔结构,而径、弦切面则为沟壑状结构。薄木沉积纳米碳材料前后表面化学元素无变化,依然为C(284 e V)、O(532 e V)峰,但C/O比例从1.84增加到5.51(RGO)和3.65(CMWCNT)。随着纳米碳材料沉积次数增加,薄木/RGO和薄木/CMWCNT复合电极的附着量和导电率均随之增大,而且在同一沉积次数下,前者的附着量和导电率略大于后者;当沉积次数达到19次时,RGO附着量可达0.68 mg·cm-2,相应的导电率为0.63 S·cm-1;CMWCNT附着量略低于RGO,为0.45 mg·cm-2,相应的导电率为0.50 S·cm-1;导电率与附着量具有良好的线性拟合性。2种柔性薄木/纳米碳材料复合电极在不同弯曲程度下电流基本保持平稳,表明弯曲应力对其电导性能影响很小。【结论】2种纳米碳材料在薄木表面逐层沉积形成纳米层,且与薄木有较强的附着力(氢键作用)。经过纳米碳材料沉积后,薄木表面化学元素C/O比例显著提高,附着量和导电率也随纳米碳材料沉积次数增加而增大。2种薄木/纳米碳材料复合电极柔性良好,且具有良好的弯曲电导稳定性,可作为柔性电极材料在柔性储能器件和柔性可穿戴设备等方面发挥潜在的应用价值。     

二氧化硅基单宁复合材料对甲醛的吸附性能研究

基于室内空气环境中甲醛污染的问题,以常见的林副产品单宁酸为吸附源,树枝状介孔纳米二氧化硅(DMSNs)为基体,经中间体氨基改性二氧化硅(DMSNs-NH₂)制备了二氧化硅基单宁复合材料(DMSNs-tannin),当单宁酸添加量为0.3、 0.4和0.5 g时制备的复合材料分别为DMSNs-0.3、DMSNs-0.4和DMSNs-0.5;采用SEM、TEM、氮气吸附-脱附等温线、FT-IR和TG分析表征其结构,考察了不同单宁负载量对其甲醛吸附性能的影响,并进行吸附动力学探究。研究结果表明：该复合材料孔道结构丰富,热稳定性高,与DMSNs-NH₂相比,DMSNs-tannin具有更优异的甲醛吸附性能;复合材料DMSNs-0.5的单宁酸负载量最高,达23.60%,负载效率为47.33%,吸附6 h时甲醛吸附率为86.19%。DMSNs特殊的介孔结构为甲醛有效扩散提供了通道,其吸附过程更符合准二级动力学模型,说明其对甲醛的吸附主要为化学吸附,与吸附位点有关,是在复合材料表面的吸附与颗粒内扩散的复合吸附过程。     

兴安落叶松生态系统CO2浓度及其δ13C动态对环境因子的响应

【目的】探明环境因子对兴安落叶松原始林生态系统CO₂浓度及其δ¹³C动态的影响,深入理解生态系统的碳交换过程,为模拟和预测全球变化与生态系统之间的互馈机制以及科学评估寒温带森林生态系统碳汇能力提供参考。【方法】采用离轴积分腔输出光谱技术对兴安落叶松生态系统不同物候期、不同高度的CO₂浓度及其δ¹³C进行连续高频观测,并分析环境因子与CO₂浓度变化的关系。【结果】1)兴安落叶松生态系统不同高度的CO₂浓度在生长季和日尺度上均呈单峰变化,峰值分别出现在展叶期(522.34μmol·mol^-1)和凌晨(782.81μmol·mol^-1),谷值分别出现在落叶期(406.07μmol·mol^-1)和中午(379.72μmol·mol^-1);δ¹³C变化趋势与CO₂浓度相反;2)CO₂浓度随垂直高度升高而减小,δ     

中国竹类植物植硅体碳研究

植硅体碳（Phyt OC）作为陆地生态系统中重要的碳汇来源,由于其稳定性强、不易分解等特点,成为当今全球生物固定CO₂的重要手段。植硅体碳的稳定性对全球陆地土壤碳库贡献比植硅体碳储量要大得多。文中综述了中国竹林生态系统植硅体碳的研究成果与进展。研究发现,不同竹种植硅体碳的含量差异较大,同一竹种不同器官的植硅体碳储量也存在差异,在竹林土壤中植硅体碳的分布呈现出随土壤深度的增加而减少的变化趋势。中国竹林分布面积广,竹种类型多样,竹资源丰富,今后应加强对不同竹种间植硅体碳的研究,特别是进一步提高竹林生态系统中植硅体碳储量的措施,结合当下经济、社会等因素,更加突出植硅体碳带来的经济和社会效益。