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基于强粘接凝胶电解质的锌离子电池制备及其低温电化学性能

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复合材料学报 2024年

作者：张一静王楚楚王梓豪李雨羲谭续燊孙露孙月刘玉鹏王春鹏南静娅中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室

凝胶基固态锌离子电池作为柔性储能器件具有良好的机械稳定性、环境友好性和高安全性，在可穿戴设备领域日益受到关注，但存在因界面接触差和易冻结限制了凝胶基固态电池在低温环境中的使用性能。因此，如何设计和开发具有良好界面稳定... 详细信息

凝胶基固态锌离子电池作为柔性储能器件具有良好的机械稳定性、环境友好性和高安全性，在可穿戴设备领域日益受到关注，但存在因界面接触差和易冻结限制了凝胶基固态电池在低温环境中的使用性能。因此，如何设计和开发具有良好界面稳定性和低温适应性的凝胶基固态锌离子电池是亟待解决的问题。本文以丙烯酰胺(AAm)、银/木质素纳米粒子(Ag@Lignin NPs)、纳米羟基磷灰石(HAp)和氯化锌(ZnCl2)为原料制备具有强自粘性的抗冻凝胶电解质，将其与金属Zn电极、聚苯胺(PANI)层层组装制备成具有强界面作用的Zn|凝胶电解质|PANI锌离子电池，研究了界面粘接强度的影响规律及其低温电化学性能。研究结果表明：电解质中Ag@Lignin NPs丰富的邻苯二酚官能团赋予凝胶强粘接性能，使其与Zn电极的界面韧性和剪切强度在–60 ℃时分别达467 J·m-2和96 kPa。随后，对凝胶电解质与Zn电极的界面相容性进行研究，Ag@Lignin NPs的引入降低了Zn||Zn对称电池的过电位，且在–60 ℃的环境温度下仍保持稳定的沉积/剥离行为。制备的Zn||PANI固态电池表现出优异的耐低温性能，在–60 ℃下电容量最高可达22.1 mAh·g-1。与此同时，Zn||PANI固态电池具有优异的循环稳定性，在–40 ℃下循环充/放电300次，平均库仑效率为95.83%，电容量保持率为65.20%。更重要的是，制备的锌离子电池具有良好的变形稳定性，在经历20%应变40次拉伸循环后其电容量保持率达88.3%，展示出优异的柔性性能。

关键词：凝胶电解质粘接性能界面相容性低温电化学性能锌离子电池

复合溶剂液化制备乙酰丙酸乙酯的碳同位素分馏

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林业工程学报 2024年第4期 99-104页

作者：沈娟章程琴午紫阳蔡燕燕谭卫红中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室

利用单体稳定同位素分析（CSIA）技术研究C3、C4植物源原料液化生成乙酰丙酸乙酯（EL）过程中碳稳定同位素分馏特征。实验结果表明，在反应时间15 min内，C3、C4植物源原料液化生成EL的反应速率为木薯淀粉>玉米淀粉，杨木纤维素（P-C）... 详细信息

利用单体稳定同位素分析（CSIA）技术研究C3、C4植物源原料液化生成乙酰丙酸乙酯（EL）过程中碳稳定同位素分馏特征。实验结果表明，在反应时间15 min内，C3、C4植物源原料液化生成EL的反应速率为木薯淀粉>玉米淀粉，杨木纤维素（P-C）>玉米秸秆纤维素（CS-C）,杨木>玉米秸秆，液化生成EL过程中碳同位素比值的分馏速率为C3植物源原料>C4植物源原料，两者之间存在着直接的线性关系，液化反应速率较大时，δ13C值的变化速率也大。结合瑞利方程量化液化过程中EL的13C碳稳定同位素的富集程度，得到不同原料液化过程中富集因子大小为ε>ε,εCS-C>εP-C,ε>ε,表明液化过程中碳同位素的富集程度与原料的δ13C值相关，液化程度越大，δ13C值变化程度越大，通过追踪反应过程中的碳稳定同位素分馏变化就可以反映其液化程度。此外，13C同位素富集在中间产物5-羟甲基糠醛（5-HMF）上，而在最终产物EL中相对较少；由于动力学同位素效应的存在，发生化学反应后，12C同位素在EL中逐渐富集，13C同位素富集在5-HMF中，说明在试验过程中5-HMF→EL的路径占优势。由此可知，CSIA可用于C3、C4植物源原料液化过程的研究。

关键词：单体同位素分析乙酰丙酸乙酯液化碳同位素分馏

重组木聚糖酶的高密度发酵及其定向制备低聚木糖

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林产化学与工业 2024年第1期44卷 97-104页

作者：赵剑解静聪姜越杨静徐浩张宁中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心、江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

为提高酶水解杨木木聚糖定向转化低聚木糖的效率,同时降低酶法制备低聚木糖的成本,围绕重组大肠杆菌(PET-PdoXyn10A-DE3)高密度发酵制备拟杆菌来源木聚糖酶PdoXyn10A的诱导表达条件和酶水解制备低聚木糖的工艺条件开展了研究。考察了在... 详细信息

为提高酶水解杨木木聚糖定向转化低聚木糖的效率,同时降低酶法制备低聚木糖的成本,围绕重组大肠杆菌(PET-PdoXyn10A-DE3)高密度发酵制备拟杆菌来源木聚糖酶PdoXyn10A的诱导表达条件和酶水解制备低聚木糖的工艺条件开展了研究。考察了在5 L发酵罐水平下诱导剂浓度、诱导光密度(OD_(600))值、诱导温度和诱导pH值等因素对PET-PdoXyn10A-DE3产重组木聚糖酶PdoXyn10A的影响,反应温度、pH值对玉米芯木聚糖酶水解过程中酶活力的影响,以及酶添加量、酶水解时间对杨木乙酸水解液制备低聚木糖的影响。研究结果表明:在诱导剂浓度0.25 mmol/L、诱导OD_(600)值55、诱导温度34℃和诱导pH值7.0的最佳诱导条件下,经高密度发酵重组酶酶活力可达362.67 U/mL,重组大肠杆菌生物量可达28.83 g/L。酶水解制备低聚木糖的最佳条件为酶反应温度40℃、pH值5.2、酶添加量12 U/mL和反应时间6 h,此条件下低聚木糖的量为3.21 g/L,其中木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖的量分别为1.09、 0.97、 0.84、 0.18、 0.13 g/L,木糖为1.82 g/L。

关键词：重组木聚糖酶高密度发酵乙酸水热反应低聚木糖酶水解条件

桉木化学机械浆废水好氧生物抑制特性分析及降解规律研究

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林产化学与工业 2024年第1期44卷 33-40页

作者：丁来保田庆文杨然朱津苇郭奇房桂干中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心、江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

采用GC-MS方法分析了桉木化学机械浆废水厌氧处理和好氧处理出水的有机物成分及含量,统计了好氧处理前后废水中碳原子数的分析情况,分析了废水中主要的生物难降解组分及降解规律。研究结果表明:经厌氧和好氧处理后残余的主要有机污染物... 详细信息

采用GC-MS方法分析了桉木化学机械浆废水厌氧处理和好氧处理出水的有机物成分及含量,统计了好氧处理前后废水中碳原子数的分析情况,分析了废水中主要的生物难降解组分及降解规律。研究结果表明:经厌氧和好氧处理后残余的主要有机污染物为芳樟醇(C10,21.21%)、对叔丁基苯乙酸甲酯(C13,21.39%)、二氢月桂烯醇(C10,8.90%)、铃兰醛(C14,6.16%)和香茅醇(C10,4.76%)等,主要为含苯环有机物和抑菌成分,具有生物难降解性和抑菌性,宏观表现为生物处理去除率较低。好氧处理前后,废水中醇类物质质量分数从19.32%上升至51.71%,醛类物质质量分数从3.68%上升至13.35%,酯类物质质量分数从29.75%降至28.32%,含苯环有机物质量分数从32.70%上升至61.06%,说明其他有机物获得比含苯环有机物更大幅度的降解。建议通过解毒预处理和生物强化提高微生物活性等途径改善生物处理效果,减轻后续深度处理的难度,降低综合处理成本,实现低成本达标排放。

关键词：桉木化机浆废水生物处理生物抑制降解规律脱毒解毒

武都地区初榨橄榄油酚类和脂肪酸组成对油脂氧化稳定性研究

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林产化学与工业 2024年第1期44卷 111-119页

作者：唐凤霞李川周昊陈虹霞张昌伟王成章中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

对武都地区的白橄榄(U)、恩帕特雷(E)、奇迹(K)、阿斯(As)、中山24(Z)、云台14(Y)、皮瓜尔(P)、豆果(Arbe)、小苹果(M)、鄂植8(Ez)、阿尔伯萨拉(Arbo)、科拉蒂(C)、莱星(L)、佛奥(F)这14个品种初榨橄榄油的脂肪酸、酚类成分及油脂氧化... 详细信息

对武都地区的白橄榄(U)、恩帕特雷(E)、奇迹(K)、阿斯(As)、中山24(Z)、云台14(Y)、皮瓜尔(P)、豆果(Arbe)、小苹果(M)、鄂植8(Ez)、阿尔伯萨拉(Arbo)、科拉蒂(C)、莱星(L)、佛奥(F)这14个品种初榨橄榄油的脂肪酸、酚类成分及油脂氧化稳定性进行检测和分析,单因素方差分析表明:品种间多酚和脂肪酸含量及油脂氧化稳定性存在显著性差异(p<0.05)。所有分析样品的脂肪酸组成均符合欧盟特级初榨橄榄油标准,初榨橄榄油中油酸质量分数在(56.12±0.24)%(豆果)和(71.45±0.42)%(科拉蒂)之间,亚油酸质量分数在(5.73±0.06)%(皮瓜尔)和(15.80±0.05)%(阿斯)之间,棕榈酸质量分数在(12.67±0.12)%(科拉蒂)和(18.76±0.04)%(豆果)之间。裂环烯醚萜类是主要的酚类成分,总酚质量分数最高为奇迹,为(471.35±29.34)mg/kg,最低为豆果,仅(165.65±8.08)mg/kg。主成分分析表明:富含橄榄苦苷苷元、女贞子苷元、橄榄裂环烯醚萜、油酸、芹菜素的品种氧化稳定性越高,而富含棕榈酸、亚油酸、酪醇、羟基酪醇、刺激醛的品种氧化稳定性越低。基于芹菜素、橄榄裂环烯醚萜、木犀草素和亚油酸建立的多元线性逐步回归模型可以预测90.70%的油脂氧化稳定性变化(p<0.001)。

关键词：油橄榄裂环烯醚萜类脂肪酸主成分分析多元线性逐步回归分析

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全生物基聚酯热熔胶的合成与性能研究

林产化学与工业 2024年第2期44卷 49-54页

作者：汪宏生叶韧张代晖王春鹏高士帅中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

以生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA),油脂基氢化二聚酸(Pripol 1009)和生物基1,4-丁二醇(bio-BDO)为原料,采用熔融缩聚法制备了聚(2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯-co-氢化二聚酸丁二醇酯)(PBDF-20)热塑性聚酯热熔胶,再将其应用于木材加工领域,并采... 详细信息

以生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA),油脂基氢化二聚酸(Pripol 1009)和生物基1,4-丁二醇(bio-BDO)为原料,采用熔融缩聚法制备了聚(2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯-co-氢化二聚酸丁二醇酯)(PBDF-20)热塑性聚酯热熔胶,再将其应用于木材加工领域,并采用多种方法对PBDF-20及胶合板进行表征。研究结果表明:PBDF-20为半结晶性聚合物,具有纳米尺度的微相分离结构,分散相长周期为14.3 nm;其玻璃化温度和熔点分别为-12.8和148.6℃,拉伸强度及断裂伸长率分别为22.6 MPa和528%。以PBDF-20作胶黏剂,压制的杨木胶合板,胶合强度符合Ⅰ类胶合板要求,甲醛释放量<0.025 mg/m^(3),符合E_(NF)级标准。

关键词：微相分离热塑性聚酯 Ⅰ类胶合板 E_(NF)级标准

大豆蛋白-聚丙烯酰胺/复合盐抗冻凝胶电解质的制备及其应用

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林产化学与工业 2024年第1期44卷 51-57页

作者：杨福生李雨羲王定坤詹洵南静娅王春鹏中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)、ZnCl_(2)、LiCl为原料,制备得到一种具备抗冻性能的大豆蛋白-聚丙烯酰胺复合盐(SPI-PAAm/ZnCl_(2)-LiCl)抗冻凝胶电解质,并将其应用到混合电容器中,考察器件在低温下的电化学性能。研究结果表明:ZnCl_... 详细信息

以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)、ZnCl_(2)、LiCl为原料,制备得到一种具备抗冻性能的大豆蛋白-聚丙烯酰胺复合盐(SPI-PAAm/ZnCl_(2)-LiCl)抗冻凝胶电解质,并将其应用到混合电容器中,考察器件在低温下的电化学性能。研究结果表明:ZnCl_(2)和LiCl的加入,破坏了凝胶电解质中水分子间氢键,并赋予凝胶电解质优异的低温离子电导率和较好的低温力学性能。当ZnCl_(2)与LiCl物质的量比为5∶12时,此条件下的抗冻凝胶电解质性能最优。在-70℃下,抗冻凝胶电解质经历100次应变为100%的循环拉伸测试仍保持结构完整,应力保持率>65%,塑性变形率化学性能,在-80℃下可以正常工作,低温环境下能量密度集中在50~200 Wh/kg,功率密度集中在1000~30000 W/kg,即便在-70℃下,混合电容器的功率密度接近1000 W/kg,能量密度>10 Wh/kg。同时,在-70℃下循环充放电5000次,电容保持率>94%,表现出优异的循环性能。

关键词：凝胶电解质抗冻性能充放电性能循环性能

聚α-烯烃基础油长时间氧化衰变特性及机理研究

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润滑与密封 2024年

作者：徐茹婷赵剑文世涛孙康卢辛成张燕萍蒋剑春中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心

以低粘度聚α-烯烃基础油为研究对象，采用高压反应釜对其氧化240 h，采用柱层析分离工艺结合GC-MS分析，研究聚α-烯烃基础油长时间氧化过程中分子组成与结构的变化特性，分析结构演变与性能衰变的关系，探讨聚α-烯烃基础油氧化衰变... 详细信息

以低粘度聚α-烯烃基础油为研究对象，采用高压反应釜对其氧化240 h，采用柱层析分离工艺结合GC-MS分析，研究聚α-烯烃基础油长时间氧化过程中分子组成与结构的变化特性，分析结构演变与性能衰变的关系，探讨聚α-烯烃基础油氧化衰变机制。研究结果表明，高温下聚α-烯烃基础油发生热分解反应和热氧化反应，导致黏度降低、酸值增大、颜色变深，长时间氧化主要以热氧化反应为主；聚α-烯烃热分解发生无规则断链、解聚和支链脱除，产生小分子烃类、支链烃等低分子物质，导致黏度衰变；聚α-烯烃热氧化产生具有未酯化羧基的芳酸酯是其酸值增加的主要原因，氧化产生的存在n-π*结构的含氧化合物导致其颜色变深。

关键词：聚α-烯烃基础油长时间氧化衰变特性机理

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预浸渍溶出物对巨尾桉机械浆漂白性能的影响

中国造纸学报 2024年第1期39卷 27-37页

作者：焦健焦婷王友成邓拥军朱北平田庆文韩善明房桂干中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室生物质化学利用国家工程实验室江苏南京210042 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037 山东华泰纸业集团山东东营257335

以巨尾桉热磨机械浆为研究对象,研究了3种化学品用量下(氢氧化钠10 kg/t、氢氧化钠30 kg/t、氢氧化钠10 kg/t+过氧化氢30 kg/t),3种预浸渍溶出物保留工艺对后续浆料漂白性能的影响。利用元素分析及裂解气质联用,比较了3种预浸渍溶出物... 详细信息

以巨尾桉热磨机械浆为研究对象,研究了3种化学品用量下(氢氧化钠10 kg/t、氢氧化钠30 kg/t、氢氧化钠10 kg/t+过氧化氢30 kg/t),3种预浸渍溶出物保留工艺对后续浆料漂白性能的影响。利用元素分析及裂解气质联用,比较了3种预浸渍溶出物的化学结构。结果表明,预浸渍处理浆的漂白性能均比桉木单段漂浆料漂白性能有较大提升,不同化学品用量预浸渍处理产生的预浸渍溶出物,在不同保留程度下,会对后续浆料的漂白性能有不同程度的负面作用。浆料中氮元素的溶出程度与浆料后续漂白性能的提升具有一定关联性。

关键词：桉木机械浆漂白预浸渍溶出物

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