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Degradation of corn stalk by the composite microbial system of MC1

Journal of Environmental Sciences 2008年第1期20卷 109-114页

作者： GUO Peng WANG Xiaofen zhu wanbin YANG Hongyan CHENG Xu CUI Zongjun College of Agronomy and Biotechnology China Agricultural University Key Laboratory of Crop Cultivation and Farming System Ministry of Agriculture of China Belting 100094 China Center of Biomass Engineering China Agricultural University Beifing 100094 China

The composite microbial system of MC1 was used to degrade corn stalk in order to determine properties of the degraded products as well as bacterial composition of MC1. Results indicated that the pH of the fermentation broth was typical of lignocellulose degradation by MC1, decreasing in the early phase and increasing in later stages of the degradation. The microbial biomass peaked on the day 3 after degradation. The MC1 efficiently degraded the corn stalk by nearly 70% during which its cellulose content decreased by 71.2%, hemicellulose by 76.5% and lignin by 24.6%. The content of water-soluble carbohydrates （WSC） in the fermentation broth increased progressively during the first three days, and decreased thereafter, suggesting an accumulation of WSC in the early phase of the degradation process. Total levels of various volatile products peaked in the third day after degradation, and 7 types of volatile products were detected in the fermentation broth. These were ethanol, acetic acid, 1,2-ethanediol, propanoic acid, butanoic acid, 3- methyl-butanoic acid and glycerine. Six major compounds were quantitatively analysed and the contents of each compound were ethanol （0.584 g/L）, acetic acid （0.735 g/L）, 1,2-ethanediol （0.772 g/L）, propanoic acid （0.026 g/L）, butanoic acid （0.018 g/L） and glycerine （4.203 g/L）. Characterization of bacterial cells collected from the culture solution, based on 16S rDNA PCR-DGGE analysis of DNAs, showed that the composition of bacterial community in MC1 coincided basically with observations from previous studies. This indicated that the structure of MC1 is very stable during degradation of different lignocellulose materials.

关键词： corn stalk cellulose degradation composite microbial system MC1

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P-induced electron transfer interaction for enhanced selective hydrogenation rearrangement of furfural to cyclopentanone

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Journal of Energy Chemistry 2024年第5期92卷 43-51页

作者： Weichen Wang Hongke Zhang Yidan Wang Fangyuan Zhou Zhiyu Xiang wanbin zhu Hongliang Wang Center of Biomass Engineering College of Agronomy and BiotechnologyChina Agricultural UniversityBeijing 100193China

Optimizing the intrinsic activity of non-noble metal by precisely tailoring electronic structure offers an appealing way to construct cost-effective catalysts for selective biomass ***,we reported a P-doping bifunctional catalyst(Ni-P/mSiO_(2))that achieved 96.6%yield for the hydrogenation rearrangement of furfural to cyclopentanone at mild conditions(1 MPaH_(2),150°C).The turnover frequency of Ni-P/mSiO_(2)was 411.9 h^(-1),which was 3.2-fold than that of Ni/mSiO_(2)(127.2 h^(-1)).Detailed characterizations and differential charge density calculations revealed that the electron-deficient Niδ+species were generated by the electron transfer from Ni to P,which promoted the ring rearrangement *** functional theory calculations illustrated that the presence of P atoms endowed furfural tilted adsorb on the Ni surface by the C=O group and facilitated the desorption of *** work unraveled the connection between the localized electronic structures and the catalytic properties,so as to provide a promising reference for designing advanced catalysts for biomass valorization.

关键词： Furfural Hydrogenation rearrangement P-doping Electron transfer Biomass valorization

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Regulating the nanoscale intimacy of metal and acidic sites in Ru/γ-Al_(2)O_(3)for the selective conversions of lignin-derived phenols to jet fuels

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Journal of Energy Chemistry 2022年第3期31卷 576-586,I0015页

作者： Shanshuai Chen Weichen Wang Xue Li Puxiang Yan Wanying Han Tian Sheng Tiansheng Deng wanbin zhu Hongliang Wang Center of Biomass Engineering/College of Agronomy and Biotechnology China Agricultural UniversityBeijing 100193China Sanya Institute of China Agricultural University Sanya 572025HainanChina College of Chemistry and Materials Science Anhui Normal UniversityWuhu 241000AnhuiChina Shanxi Engineering Research Center of Biorefinery Institute of Coal ChemistryChinese Academy of SciencesTaiyuan 030001ShanxiChina

Catalytic hydrodeoxygenation(HDO)of biomass-derived oxy-compounds to advanced hydrocarbon fuels usually requires bifunctional catalysts containing metals and acidic *** appropriate tuning of metal and/or acidic active sites at interfaces of bifunctional catalysts can significantly improve catalyst activity and product ***,4-trifuoromethyl salicylic acid(TFMSA),as a hydrothermal stable organic acid,was employed to tailor the bifunctional interface of Ru/γ-Al_(2)O_(3)to enhance the catalytic performance on converting lignin-derived phenols to jet fuel range *** than 80%phenol was converted into cyclohexane at 230°C for 1 h over Ru/γ-Al_(2)O_(3)modified by TFMSA,which was about three times higher than that over unmodified Ru/γ-Al_(2)O_(3).X-ray diffraction(XRD),Transmission electron microscope(TEM),H2 chemisorption,and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS)elemental mapping results indicated that Ru nanoparticles and TFMSA were well distributed onγ-Al_(2)O_(3),and a nanoscale intimacy between Ru and TFMSA was ***,Fourier transform infrared spectroscopy after pyridine adsorption(Py-FT-IR)analysis proved that Brønsted acidic sites on the catalytic interfaces of TFMSA modified Ru/γ-Al_(2)O_(3)had been ***,the kinetic and density functional theory(DFT)results suggested that the synergistic effects of adjacent Ru nanoparticles and acidic sites were crutial for promoting the rate-limiting conversion step of phenol HDO to cyclohexane.

关键词： Lignin Phenols Bifunctional catalysts Hydrodeoxygenation Jet fuels

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论另类非常规天然气——生物天然气的开发

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天然气工业 2013年第1期33卷 137-144页

作者：程序崔宗均朱万斌中国农业大学生物质工程中心

非常规天然气目前已成为热门话题,在调研分析的基础上,论述了又一种已经初露锋芒、但在我国还远远未被重视的非常规天然气——生物天然气。任何有机物在无氧条件下,都可发生微生物厌氧发酵而产生沼气,再经过净化和提纯,就成为与常规天... 详细信息

非常规天然气目前已成为热门话题,在调研分析的基础上,论述了又一种已经初露锋芒、但在我国还远远未被重视的非常规天然气——生物天然气。任何有机物在无氧条件下,都可发生微生物厌氧发酵而产生沼气,再经过净化和提纯,就成为与常规天然气完全同质的生物天然气(Bio-Natural Gas),又称生物甲烷(Biomethane)。其实质是将需要几亿年地质过程才能完成产生天然气的过程,压缩到几个月乃至更短的时间。在最近不到20年内,生物天然气在欧盟国家已发展成具相当规模的产业。与页岩气和煤层气相比,其技术成熟度和经济可行性更为优越:能够大量地提供任何可再生能源均无法提供的实物态车用燃料和燃气,而且是碳"零排放"乃至"负排放"的。我国生物天然气的资源非常丰富,近中期内有年产1 500×108 m3以上的潜力,但迄未引起足够的重视。创建若干个1 0×108 m3级的生物天然气"绿色气田",对从根本上破除对产业沼气的偏见、大幅度减少温室气体排放量以及提高能源自给率都具有重大现实意义。

关键词：中国生物天然气产业沼气非常规天然气 “绿色气田” 技术成熟度经济可行性

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呼之欲出的中国生物天然气战略性新兴产业

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天然气工业 2013年第9期33卷 141-148页

作者：程序崔宗均朱万斌中国农业大学生物质工程中心

生物天然气能源具有低成本、绿色、清洁、环保、可持续性等优势,是替代汽油、天然气、石油液化气和煤炭等最好的生物质可再生能源。鉴于欧盟国家近年来成功开发车用生物天然气的经验,为推动我国生物天然气产业的发展,分析了当前我国在... 详细信息

生物天然气能源具有低成本、绿色、清洁、环保、可持续性等优势,是替代汽油、天然气、石油液化气和煤炭等最好的生物质可再生能源。鉴于欧盟国家近年来成功开发车用生物天然气的经验,为推动我国生物天然气产业的发展,分析了当前我国在这个领域存在的5大问题(中国传统沼气产业的转型升级、新型城镇化难题、温室气体减排、治霾问题、提高能源自给)。结果表明:生物天然气车用时比汽油、柴油及常规天然气能更有效地减少汽车尾气CO2和致霾物的排放,在当前我国面临石油和天然气对外依存度急剧上升,迅速增加的机动车已成为大中城市雾霾天气的"罪魁祸首",农民苦于找不到能长久居"卖方市场"产品的大背景下,应尽快开发我国的生物天然气产业。进一步介绍了欧盟各国成功开发、应用生物天然气能源的经验和做法,剖析了中国沼气行业当前陷入重重困境的根源。结论认为:国家能源主管部门应抓住难得的机遇,做出规划,制定扶持政策;沼气企业和技术人员要更新观念,推进传统沼气工程的转型和技术升级,以建成生物天然气战略性新兴产业。

关键词：沼气转型车用生物天然气霾治理碳减排多功能战略性新兴产业欧盟国家中国

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农村第一二三产业融合和“第二农业”

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科技导报 2020年第9期38卷 6-12页

作者：程序朱万斌中国农业大学农学院生物质工程研究中心北京100193

中国“三农”问题的核心是如何大幅度提高农民的收入。收入低下的根本原因是在农业的生产、加工、销售产业链中,农民一直只能获得第一产业的收益。近年来,虽然中央先后提出农业产业化和农村第一二三产业融合的方针,但迄今进展和成效不理... 详细信息

中国“三农”问题的核心是如何大幅度提高农民的收入。收入低下的根本原因是在农业的生产、加工、销售产业链中,农民一直只能获得第一产业的收益。近年来,虽然中央先后提出农业产业化和农村第一二三产业融合的方针,但迄今进展和成效不理想,突出表现为产业同质化严重、难以形成支柱产业,一二三产业融合缺乏抓手。从古今中外有关农村一二三产业融合的案例和经验着手,提出以“全生物链农业”为指导思想,充分利用新出现的生物质工程的契机,开发传统农业内涵以外的新领域,即充分利用以农业为主的各种有机残留/废弃物,并在边际土地种植灌木、草类,通过农村就地预处理加工与集中“生物炼制”结合,生产并在城乡销售高增值的生物燃料和生物合成材料,从而形成全新的“第二农业”。

关键词：全产业链农业农村第一二三产业第二农业

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用于机械臂末端感知的激光测距传感器设计

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机器人 2014年第5期36卷 519-526,534页

作者：张禹孙奎张元飞刘宏朱万彬哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

为了提高轻型机械臂的末端感知及操作能力,研制了一种用于轻型机械臂末端感知的近距离大测量范围的高集成化微小型激光测距传感器.基于三角法测距原理,以线阵CCD作为光敏感元件,以FPGA作为主控器,根据传感器分辨率的分布要求设计光学系... 详细信息

为了提高轻型机械臂的末端感知及操作能力,研制了一种用于轻型机械臂末端感知的近距离大测量范围的高集成化微小型激光测距传感器.基于三角法测距原理,以线阵CCD作为光敏感元件,以FPGA作为主控器,根据传感器分辨率的分布要求设计光学系统,使传感器具有测距范围大、测量最近距离近和测量速度快的显著优点.传感器利用光机电一体化设计思想,采用柔性PCB折叠电路、微小型光学元件和机械封装,实现了高集成化微型化设计.所研制的激光测距传感器测距范围为25mm^350mm,体积47mm×50mm×15mm,质量70 g,测量时间1 ms.实验结果表明,该测距传感器易于集成于机械臂控制系统,适用于末端感知,能够有效提高轻型机械臂末端定位精度.

关键词：机械臂末端感知激光测距传感器激光三角法

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当前中国生物质能源发展的若干战略思考

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科技导报 2019年第20期37卷 6-11页

作者：石元春程序朱万斌中国农业大学农学院生物质工程研究中心

国际能源署《2018可再生能源年度报告》首次指称生物能源是"被忽视的巨人",预测在未来5年内,以供热/暖和车用生物燃料为主的生物能源将引领全球范围可再生能源的发展。结合中国生物质能源近年发展实践,对生物质能源的再定位、发展生物... 详细信息

国际能源署《2018可再生能源年度报告》首次指称生物能源是"被忽视的巨人",预测在未来5年内,以供热/暖和车用生物燃料为主的生物能源将引领全球范围可再生能源的发展。结合中国生物质能源近年发展实践,对生物质能源的再定位、发展生物天然气的战略意义、开发生物质"二代原料"、以多联产提高竞争力,以及建设国家生物质油气田等战略提出思考。

关键词：生物质能源可再生能源能源产品

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