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高强水稳定的木基生物塑料制备及性能

林业工程学报 2024年第4期 105-111页

作者：刘子丰沈震宋光辉陈偲陈阁谷彭锋林木生物质化学北京市重点实验室(北京林业大学)

石油基塑料制品滥用引发的“白色污染”严重危害自然环境和人类的身心健康，基于林木生物质资源的木基生物塑料因其具备生物可降解性和可持续发展性成为替代传统塑料的首选。利用天然轻木(Ochroma lagopus)的三维多孔结构和定向排列的... 详细信息

石油基塑料制品滥用引发的“白色污染”严重危害自然环境和人类的身心健康，基于林木生物质资源的木基生物塑料因其具备生物可降解性和可持续发展性成为替代传统塑料的首选。利用天然轻木(Ochroma lagopus)的三维多孔结构和定向排列的纤维素纤维，原位交联聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)后热压制备木基生物塑料，并探究不同PAE含量对木基生物塑料干强度和湿强度的影响。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)试验结果表明，PAE的成功引入以及密实化处理使木基生物塑料多孔结构消失，材料内部呈现出紧密且定向排列的木质纤维，有利于提高木基生物塑料的机械强度及水稳定性。力学性能研究结果表明，PAE质量分数为10%的木基生物塑料有优异的干强度(289 MPa),是天然轻木的26倍；湿强度达到161 MPa,是天然轻木的15倍。研究表明，PAE与纤维素发生共交联反应形成的酯键对木基生物塑料的湿强度提高起到关键作用。生物降解试验结果表明，相比商业塑料，木基生物塑料具有良好的可降解能力，浅埋土壤5个月内可完全降解，对减少“白色污染”具有现实意义。本研究的木基衍生材料制备方式简单，具有优异机械性能、水稳定性和可降解性的木基生物塑料在替代石油基塑料方面具有潜在应用前景。

关键词：天然轻木 PAE 木基生物塑料高强水稳定

用于食品新鲜度监测的纳米SiO/花青素/再生纤维素智能比色传感膜的制备与性能

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复合材料学报 2024年

作者：曹佳丽董慧琳许阳蕾许凤北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室

智能食品包装能够在实时质量监测方面弥补传统包装的不足，开发一种低成本、对人类健康无害和绿色环保的食品新鲜度智能指示标签，对食品安全有重要意义。本研究基于再生纤维素(RC)膜，利用从紫甘蓝中提取的花青素和纳米SiO2，制备了一... 详细信息

智能食品包装能够在实时质量监测方面弥补传统包装的不足，开发一种低成本、对人类健康无害和绿色环保的食品新鲜度智能指示标签，对食品安全有重要意义。本研究基于再生纤维素(RC)膜，利用从紫甘蓝中提取的花青素和纳米SiO2，制备了一种可生物降解的智能比色传感膜(RCG-PCE-Si)。该膜具有良好的力学性能(承受最大应力为67.1 MPa，最大拉伸应变为45.50%)和超疏水性(水接触角为152.8°)，且对紫外线有一定的阻隔能力，可用于生鲜类食品新鲜度的实时监测。通过测定总挥发性盐基氮(TVBN)和pH值，验证了该膜应用于虾新鲜度监测的有效性，其颜色明显的由品红色变为水红色，再变为紫灰色，最后变为灰绿色，有效地指示了虾腐败。本研究所开发的比色传感膜将有望作为具有良好力学性能和超疏水性的智能比色标签，并且应用于可对食品进行实时新鲜度监测的智能包装中。

关键词：再生纤维素膜花青素超疏水性食品新鲜度智能包装比色传感膜

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山竹壳制备吸附-光催化碳材料及其性能

林业工程学报 2024年第1期9卷 92-100页

作者：陈厶墁贾赵平邱梦杰李玉成马梦韶刘静北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 北京林业大学林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083

以山竹壳为原料,通过磷酸活化处理、焙烧、浸渍乙酸锌、乙酸银溶液的方法制得复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,并在可见光照射下研究该复合双金属生物质碳材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附-可见光催化协同降解性能。采用扫描电子显微... 详细信息

以山竹壳为原料,通过磷酸活化处理、焙烧、浸渍乙酸锌、乙酸银溶液的方法制得复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,并在可见光照射下研究该复合双金属生物质碳材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附-可见光催化协同降解性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)、比表面积测试仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行表征分析,采用高效液相色谱法(HPLC)测定反应物浓度,计算脱除率。分别比较不同金属物质的量比(Ag、Zn)和不同金属乙酸盐溶液浸渍浓度的单一反应条件发现,当金属物质的量比n(Ag)∶n(Zn)为1∶1,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L时,复合材料对2,4-DCP的降解效果最好,黑暗环境中吸附30 min脱除率可达62.33%,光照条件下催化120 min脱除率可达93.52%。动力学研究结果表明,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L的复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,其降解速率相较于金属乙酸盐溶液浓度为0.03 mol/L的AgZn/P/BC提高了近1.76倍,在pH测试和循环实验中复合材料的催化性能均保持良好,表明AgZn/P/BC具有优异的光催化降解2,4-二氯苯酚性能。

关键词：山竹壳 2,4-二氯苯酚生物质碳乙酸银乙酸锌吸附-光催化

纤维素基废弃棉织物吸附材料的制备及性能研究

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林产工业 2024年第1期61卷 61-67页

作者：周贤鹏王斌宋国勇北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

本研究以纤维素基废弃棉织物为原料,先通过润胀处理使棉织物疏解并使羟基暴露,后通过交联反应将聚乙烯亚胺(PEI)负载到纤维素上制备吸附材料,使用氨基黑10B(AB10B)模拟染料废水测试其吸附能力。探讨了不同润胀方式(浓碱、碱尿素和PEI)对... 详细信息

本研究以纤维素基废弃棉织物为原料,先通过润胀处理使棉织物疏解并使羟基暴露,后通过交联反应将聚乙烯亚胺(PEI)负载到纤维素上制备吸附材料,使用氨基黑10B(AB10B)模拟染料废水测试其吸附能力。探讨了不同润胀方式(浓碱、碱尿素和PEI)对PEI负载纤维素及对吸附材料性能的影响。结果表明:经PEI润胀处理制备的吸附材料,其吸附性能更优。随着PEI用量的增多,材料的吸附能力呈现先增强后减弱的趋势。此外,PEI分子量越大,材料的吸附性能越强。当PEI分子量为10000,制备的纤维素基吸附材料投放量为1 g/L时,其在2 h内对100 mg/L氨基黑10B废水的移除率可达99.63%,吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学方程,属于化学单层吸附。

关键词：废弃棉织物纤维素染料吸附碱润胀吸附机理

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木材胶黏剂仿生改性研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 270-276页

作者：崔政李京超李建章高强北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与工程北京市重点实验室北京100083

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶... 详细信息

目前,利用无醛胶黏剂替代醛类树脂胶黏剂制备人造板产品成为木材胶黏剂研究热点,符合国家可持续发展和“双碳”战略。生物仿生为木材胶黏剂的改性和性能提升提供了设计灵感,是一种新兴且有效的改性策略。通过仿生设计与改性,无醛木材胶黏剂的耐水性、防霉性、涂布预压性等得到显著提升的同时可以赋予胶黏剂功能性,是木材工业研究热点之一。本文综述了无醛木材胶黏剂仿生改性研究进展,按照仿生原理分为生物化学仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于贻贝湿态黏附或模拟生物矿化、细胞壁构筑和重组键合网络过程等)以及结构仿生木材胶黏剂(包括灵感来源于壁虎脚趾微纳刷状结构、蜘蛛丝微相分离结构、珍珠层“砖和砂浆”结构、墨鱼骨多孔结构、弹簧螺旋结构等)。重点介绍了仿生原理、配方设计、胶黏剂性能和潜在应用价值,以期为木材胶黏剂的开发与高附加值利用提供参考。

关键词：无醛木材胶黏剂仿生性能功能性

水解时间对纤维素纳米晶体性质及其连续相分离行为的影响

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中国造纸 2024年第5期43卷 10-17页

作者：赵思涵王鹏飞孙少妮曹学飞北京林业大学材料科学与技术学院林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

本研究采用硫酸水解法制备了一系列细菌纤维素纳米晶体(BCNC),并考察了酸水解时间对BCNC性能及其连续相分离行为的影响。结果表明,随着酸水解时间的延长,BCNC的长度、直径和长径比均逐渐减小。当不同酸水解时间制备的BCNC悬浮液的质量... 详细信息

本研究采用硫酸水解法制备了一系列细菌纤维素纳米晶体(BCNC),并考察了酸水解时间对BCNC性能及其连续相分离行为的影响。结果表明,随着酸水解时间的延长,BCNC的长度、直径和长径比均逐渐减小。当不同酸水解时间制备的BCNC悬浮液的质量分数均调整到5.00%时,仅酸水解60 min制备的BCNC悬浮液出现连续相分离现象,且第2次相分离得到的各向异性相(BCNC_(60-2b))的体积分数明显小于第1次相分离得到的各向异性相(BCNC_(60-1b))的体积分数。各向同性相和各向异性相BCNC级分的性质存在明显差异,其中各向异性相BCNC的长度、直径、长径比、Zeta电位绝对值和结晶度,均大于相应各向同性相BCNC。因此,多分散的BCNC粒子的自组装不是随机发生的,不同的BCNC粒子具有不同的自组装优先级,而连续相分离行为可用于BCNC的分级。

关键词：纤维素纳米晶体细菌纤维素自组装相分离分级

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木质纤维生物质烘焙预处理研究进展

应用化工 2024年第5期53卷 1195-1198,1204页

作者：崔华敏李明飞北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 北京林业大学林业生物质材料与能源教育部工程研究中心北京100083

综述了烘焙过程的反应机制和烘焙动力学,分析了烘焙温度、停留时间、升温速率、烘焙气氛等因素对生物质理化特性的影响,探讨了烘焙对生物质后续热解、燃烧、气化的影响。烘焙温度是烘焙过程最主要的影响因素,不同烘焙气氛可以改变烘焙... 详细信息

综述了烘焙过程的反应机制和烘焙动力学,分析了烘焙温度、停留时间、升温速率、烘焙气氛等因素对生物质理化特性的影响,探讨了烘焙对生物质后续热解、燃烧、气化的影响。烘焙温度是烘焙过程最主要的影响因素,不同烘焙气氛可以改变烘焙产物分布。烘焙气氛除惰性氮气外,其他气氛如O_(2)、CO_(2)、烟气和NH_(3)等也被应用。烘焙动力学研究有利于揭示烘焙生物质的热降解行为。将烘焙与热解、气化、燃烧等工艺相结合可以获得高品质的生物油和富含氢气的合成气,提高生物质能源的利用效率。对木质纤维生物质烘焙预处理技术从烘焙气氛、集成优化和规模化等方面进行了展望。

关键词：烘焙木质纤维生物质气氛燃料动力学

类胡萝卜素类原料在缓解视觉疲劳保健食品中的应用研究进展

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食品科学 2024年第6期45卷 317-325页

作者：段昊松伟王峰闫文杰北京联合大学生物化学工程学院生物活性物质与功能食品北京市重点实验室北京100023 北京联合大学应用文理学院北京联合大学生物活性物质与功能食品北京市重点实验室北京100191

视觉疲劳是由多种原因引起的眼部不适感,并且涉及的人群较为广泛。研究显示,通过合理的膳食补充,可有效改善视觉疲劳引起的眼部不适感,甚至减少视觉疲劳的发生。目前,以叶黄素为代表的类胡萝卜素类原料在缓解视觉疲劳功效方面的机理研... 详细信息

视觉疲劳是由多种原因引起的眼部不适感,并且涉及的人群较为广泛。研究显示,通过合理的膳食补充,可有效改善视觉疲劳引起的眼部不适感,甚至减少视觉疲劳的发生。目前,以叶黄素为代表的类胡萝卜素类原料在缓解视觉疲劳功效方面的机理研究还不够深入,缺少其在缓解视觉疲劳保健食品应用方面的综述。因此,本文阐述了类胡萝卜素类原料在机体内的消化、吸收及代谢的途径,并综述了类胡萝卜素类原料在缓解视觉疲劳方面的研究进展。同时,本文还统计分析了类胡萝卜素类原料在我国缓解视觉疲劳保健食品中的配伍应用情况,以期为缓解视觉疲劳保健食品的开发提供一定的参考依据和启发。

关键词：缓解视觉疲劳类胡萝卜素消化吸收及代谢保健食品

酸/碱性低共熔溶剂预处理对轻木物化性质及酶水解影响

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中国造纸 2024年第6期43卷 1-8页

作者：唐义泉芮安娜杨积有商赛男司传领边静北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津300457

采用酸/碱性低共熔溶剂(DES)在110℃和5 h下预处理轻木原料,分析了预处理前后轻木的化学组成、表面形貌、结构变化和酶水解性能。结果表明,3种酸/碱性DES预处理均可有效解构轻木原料。酸性DES可去除几乎所有的半纤维素和部分木质素,且... 详细信息

采用酸/碱性低共熔溶剂(DES)在110℃和5 h下预处理轻木原料,分析了预处理前后轻木的化学组成、表面形貌、结构变化和酶水解性能。结果表明,3种酸/碱性DES预处理均可有效解构轻木原料。酸性DES可去除几乎所有的半纤维素和部分木质素,且酸性较强的氯化铝六水合物/丙三醇体系处理导致部分纤维素降解。碱性氯化胆碱/乙醇胺体系预处理后木质素大量去除,残留物中保留大量碳水化合物。预处理可显著增效纤维素酶水解,葡萄糖得率由原料的16.5%提升至52.6%~60.7%。DES经循环使用3次后纤维素酶解效率仍可达原料的2.5倍以上。

关键词：轻木低共熔溶剂预处理酶解循环使用

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