半纤维素基功能材料的研究进展

综述了近年来半纤维素基功能材料包括半纤维素膜、水凝胶、吸附材料、医用材料和催化剂载体的研究进展,并对其未来应用前景进行了展望。半纤维素膜可以作为包装材料和食品包覆膜,但要解决其强度和韧性低的问题;半纤维素水凝胶可以采用物理和化学交联的方法制备,在医药和环境等领域具有较好的应用前景,但要解决化学交联水凝胶生物相容性较差及物理交联水凝胶强度不够等问题;此外,半纤维素还可以作为吸附材料用于废水和空气净化,作为医用材料用于药物缓释和抗菌,作为催化剂载体用于化学合成,将来还有望在光电材料、组织工程材料等领域得到应用。     

木质纤维生物质的电化学催化研究进展

电催化是一种可以将电能转化为化学能的清洁、高效转化技术。在生物质精炼的各种策略中,电催化主要通过电子从电极表面转移到反应底物,在阳极和阴极分别发生氧化和还原反应,将生物质衍生物转化为高附加值的产品。总结了几种代表性的木质纤维生物质衍生物,如糠醛、5-羟甲基糠醛(HMF)、木质素及其衍生物等,通过电催化反应转化为高附加值化学品的最新进展。其中,在生物质衍生物的电还原反应中,糠醛的电还原产物主要是糠醇和2-甲基呋喃,HMF的电还原产物主要包括2,5二甲基呋喃和2,5-二羟甲基四氢呋喃等;酚类化合物通过加氢脱氧可还原为高碳氧比、稳定的芳香烃类化学品;在生物质衍生物的电氧化反应中,糠酸是糠醛主要的电氧化产物,HMF主要的电氧化产物是为2,5-呋喃二羧酸;木质素可以通过电催化氧化转化为香兰素、愈创木酚等。讨论了电催化过程中的催化剂和反应参数(如电极电位、pH等)对生物质衍生物电催化效率的影响以及相应的反应机理,并对电催化应用于生物质高值化利用领域的发展趋势进行了展望。     

木质材料功能改性研究进展

指出了对木质材料进行功能改性,一方面能提高其利用率,另一方面也能延长其使用寿命,是木材行业的热点。基于此,介绍了木材阻燃、木材防腐、木材防霉、木材防水等功能改性方面的研究进展,分析了当前存在的一些问题,展望了木材功能改性在木材加工业的发展前景。     

木质纳米纤维素基材料热传导性能研究进展

木质纳米纤维素基材料,如气凝胶或泡沫,具有原料广泛、生物可降解且多孔性等特征。作为常温常压下使用的非导体材料,其热传导主要取决于气体传导,其次为固体传导,而对流和辐射换热则可忽略不计。研究者致力于通过筛选干燥方式（如超临界干燥、冷冻干燥、气干或者烘干）、优化干燥工艺参数、添加纳米填料以及疏水改性来调控材料的孔径以及超微结构,进而获得热导率低于空气热导率,室温下为25 mW/（m·K）的超级保温材料。这类材料有望替代市场上常见的建筑或包装用石油基保温材料,可极大地减少环境污染压力。文中概述木质纳米纤维素基材料的热传递过程,讨论木质纳米纤维素基材料的热传导及其影响因子和作用机制,期望对开发新型的、具有低热导率的超级保温材料提供参考。     

生物质纤维素基碳气凝胶材料研究进展

作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物相容性,是近年来纳米功能性材料领域的研究热点之一。生物质纤维素基碳气凝胶原材料来源广泛,包括木材、竹材、果蔬等植物及其加工物、海洋生物和细菌等。基于原料形态不同,本研究将生物质纤维素基碳气凝胶的制备方法归结为凝胶炭化法和生物质直接炭化法,并详细介绍2种方法的制备工艺。基于生物质纤维素基碳气凝胶独特的层级孔状结构,本研究概述碳气凝胶的轻质多孔、疏水性、稳定性和导电性以及生物质纤维素基碳气凝的金属掺杂和杂原子掺杂改性,这些优异的材料特性使其在隔热、电化学、吸附等领域有着广泛应用,并有望渗透到药物缓释、抗菌材料、组织工程和电磁屏蔽等更多的前瞻性新兴材料领域。围绕生物质纤维素基碳气凝胶的功能化制备、性能表征和应用,创新性的研究理论和研究方法正在不断涌现,本研究在深入分析研究现状的基础上,展望生物质纤维素基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景。生物质纤维素基碳气凝胶作为一种新型绿色材料,以其独特的热学、电学、光学及力学性能,可为生物质的高值化、功能化应用提供更多的研究思路,具有更加广泛的应用前景。     

农林生物质材料基水凝胶的研究进展

综述了以纤维素、半纤维素、木质素、淀粉为原料制备水凝胶的研究进展,探讨了它们通过氢键、静电力及化学键合等结合方式如何制备水凝胶三维网络结构,以及这些水凝胶在生物医药、组织工程和污水处理等领域的应用前景。     

木质纤维基磁性材料及其对重金属离子吸附研究进展

重金属离子污染是当下最严峻的环境问题之一。利用储量丰富、可再生、可降解的木质纤维资源改性功能化磁性材料得到木质纤维基磁性吸附材料,并用于去除水中的重金属离子具有吸附性能优异、易回收等优点,日益受到国内外研究者的关注。在简单阐述磁性纳米材料的基础上,重点介绍了国内外纤维素基、木质素基、半纤维素基磁性吸附材料的制备方法,归纳总结并比较了其对不同重金属离子吸附性质,探讨了木质纤维基磁性吸附材料在重金属离子污染去除中的应用并对其影响因素进行了分析,同时展望了木质纤维基磁性吸附材料的未来发展方向。     

木质纤维纸基吸附材料及其重金属离子吸附性能

以杨木化学机械浆为原料,通过抄纸和一步涂布工艺,获得了高湿强度、高金属离子吸附性能和易于分离回收的木质纤维纸基吸附材料;选用马来酸酐和次磷酸钠作为绿色改性剂提高纸基吸附材料的湿强度和羧基含量。研究表明,增加马来酸酐浓度同时提高了木质纤维间的交联程度和羧基含量,进而增加了纸基材料的湿强度和金属离子吸附位点数量。其中纸基吸附材料的湿强度可达到其干强度的35%,羧基含量可达到0.69 mmol/g。随着马来酸酐溶液浓度的增加,纸基吸附材料的羧基含量及对重金属离子吸附性能也显著提高。吸附试验表明,吸附动力学和热力学分别很好地拟合了准二级方程和Langmuir模型(决定系数R^2≥0.998),对Cu^2+和Pb^2+的理论最大吸附容量分别为35.4和110.0 mg/g。基于造纸加填工艺在纸基吸附材料中负载20%多孔沸石填料以提高吸附容量并降低生产成本,其对Cu^2+和Pb^2+的理论最大吸附容量分别提高到56.5和126.6 mg/g。该多功能纸基吸附材料在克服传统吸附材料吸附剂不易分离、回收利用等问题的同时,具备了大规模生产的潜力,为木质纤维的全质化和高值化利用提供了新的思路和方法。     

木质纤维生物质制备乙酰丙酸及其应用综述

随着资源的枯竭以及环境问题的日益严峻,可再生绿色资源的高值化利用日益受到重视。乙酰丙酸作为一种新一代生物质基绿色平台化合物,可用来制备燃料和高附加值的化学品。笔者详细介绍了木质纤维生物质制备乙酰丙酸的最新研究进展,重点介绍了乙酰丙酸的两条重要制备路径和各种催化体系的制备方法以及乙酰丙酸的应用。生产乙酰丙酸最原始的方法是在水溶液中进行。虽然液体酸制备乙酰丙酸具有反应效率高、反应时间短等优点,但也存在一些缺点,比如酸回收成本高、乙酰丙酸分离困难、对设备的要求高等,而固体酸的应用很好地克服了以上问题。固体酸催化剂制备过程需要考虑的是强酸位点的数量和酸位点的类型,这是生成目标化学品乙酰丙酸的关键因素。离子液体和γ-戊内酯作为绿色溶剂,也应用于乙酰丙酸的生产。此外,还对乙酰丙酸的衍生物5-氨基乙酰丙酸、γ-戊内酯和2-甲基四氢呋喃作了详细描述。最后分析了乙酰丙酸制备面临的可能挑战,提出了未来的研究方向,以期为广大研究者提供有益参考。     

生物质基光学材料研究进展

近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等,其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。在过去的研究中,国内外学者以相关生物质为基础构筑“基石”,利用其本征结构及特性原位合成或与异质单元复合,构筑了大量的功能光学材料。功能光学材料的应用领域包括但不限于催化、光动能转换、生物成像、光电器件、海水淡化、信息防伪等。笔者对生物质基光学功能性材料方面的代表性成果进行梳理与总结,主要包括林木芳香生物质荧光材料、多糖生物质荧光材料、林木生物质光热材料、纳米纤维素光子晶体材料、生物质基光热材料,以及以上材料在食品检测、生物成像、加密打印、发光器件、光 热 动能转换领域中的应用,并且对该领域内存在的问题及未来发展方向作了展望。     

木质材料等离子体改性研究进展

等离子体改性技术作为一种高效、绿色的处理工艺已广泛应用于催化剂合成、表面活化、化合物镀膜等研究及应用领域。其对木质材料改性研究从上世纪90年代至今已取得许多重要的实验及理论成果,可综述为:1）木质材料等离子体改性的特性; 2）木质材料等离子体改性的机理; 3）等离子体改性木质材料的设备及工艺。文中在整理近年文献资料的基础上分析了文献中相互矛盾的结论,并对未来等离子体改性木质材料的研究方向提出建议。     

木质生物质的生物分解及生物转化研究进展

木材作为一种木质生物质资源目前存在着严重浪费,如何有效利用这些资源造福于人类是目前科研工作者面临的课题.本文综述自然界中木材各成分的生物分解过程,以及木材剩余物的生物转化技术,包括生物转化乙醇、单细胞蛋白、木糖醇、乳酸等的研究现状、存在问题及发展趋势,为木材剩余物的应用研究提供理论基础.     

温致变色木质材料的研究进展

温致变色木质材料是一种随温度变化而发生智能变色和热能转换的新型功能材料,具有广阔的发展前景.概述温致变色材料的分类及其变色机理,重点阐述温致变色木质材料的研究现状,针对温致变色剂的制备、温致变色木质料材的生产工艺及性能测试评价等方面的问题,提出温致变色木质材料领域未来研究的发展方向.     

木质材料激光表面处理研究进展

激光以其能量密度高、运行轨迹自如、方向性好等优点,被广泛用于木质材料切削加工以及表面处理等领域.其中,木质材料激光表面处理,即利用激光热/光电子效应促进材料发生物理、化学变化,以实现改性的目的.笔者对木质材料激光表面处理原理、激光类型与用途以及激光表面处理技术特点与应用领域等内容的研究现状进行了综述与分析.现有研究表明...     

户外用木质材料改性研究进展

户外用木质材料需具备防腐、防虫、防霉、阻燃、干燥等特性,对木材进行改性处理可以保障其在户外使用时的质量和使用性能。通过分析和总结国内外学者研究成果,按户外用木质材料处理方式不同将木材改性处理方法分为化学改性和物理改性,化学改性主要包括防腐剂浸渍处理法、乙酰化处理法、糠醇处理法、氮羟甲基化合物处理法、石蜡改性法和热固性树脂改性法;物理改性主要包括热处理法和无机纳米粒子填充法,对以上各类改性方法、改性机理及改性木材的应用等相关研究进行了概述。     

功能性木质生物质环境材料的研究现状与展望

以森林为主体的木质生物质是一种"再生可能的、来源于生物的有机资源".生物质资源代替化石资源是历史发展的必由之路.本文集中讨论利用木质生物质资源,通过生物化学、热化学变换方法,制备功能性环境材料的技术路线等问题.     

木质纤维制造缓冲材料的应用研究

利用木质纤维材料,通过筛选合适的胶黏剂和发泡剂,采用合理的工艺制造出环保型木质纤维缓冲材料.通过静态压缩试验对制成的环保型木质纤维缓冲材料静态缓冲性能进行了试验研究.研究结果表明,所制成的环保型木质纤维缓冲材料具有良好的缓冲性能,可以部分替代泡沫塑料作为新型环保的缓冲材料.