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酸-碱两段组合预处理对杨木发酵的影响

农业工程学报 2024年

作者：颜蕾李彩群谢君张红丹华南农业大学生物质工程研究院

为提升杨木的酶解发酵效率，该研究探究了酸-碱两段组合预处理对半纤维素、木质素的降解、纤维素保留以及后续发酵的影响；通过扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）和傅里叶变换红外光谱... 详细信息

为提升杨木的酶解发酵效率，该研究探究了酸-碱两段组合预处理对半纤维素、木质素的降解、纤维素保留以及后续发酵的影响；通过扫描电镜（scanning electron microscopy,SEM）、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）和傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR）对杨木进行表征分析，探究预处理对杨木表面形貌、组成成分和热稳定性的影响。对杨木进行两段HAc-NaOH组合预处理，第一段是采用1%HAc作为酸性催化剂在不同预处理温度（160～200℃）下进行预处理，第二段预处理则是以第一段预处理后样品为底物进行不同NaOH质量分数（0.3%～1.2%）的碱预处理。结果表明酸-碱两段预处理的效果优于仅一段酸预处理，在200℃HAc组合0.8%NaOH的两段预处理下获得的乙醇浓度为18.72 g/L，结合SEM、XRD和FT-IR分析发现预处理中半纤维素和木质素的脱除显著提升预处理杨木中纤维素含量，木质纤维致密结构被破坏，提高了酶对纤维素的可及性，也有助于提高后续乙醇发酵浓度。最后通过对葡聚糖、木聚糖、酸不溶性木素含量、木聚糖、酸不溶性木素去除率以及结构特性对乙醇得率的相关性进行分析，表明预处理样品中具有较低半纤维素/木质素含量和较高纤维素结晶度的预处理样品具有更强的发酵潜力。

关键词：纤维素乙醇杨木预处理发酵相关性分析

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多元共挤出木塑复合材料界面结合性能

复合材料学报 2024年

作者：陈文礼欧荣贤郭雨佳唐伟郝笑龙孙理超王清文华南农业大学生物质工程研究院生物基材料与能源教育部重点实验室(华南农业大学)

针对新型多元共挤出复合材料存在的次表层木塑复合材料(WPCs)与核层实木界面结合强度低，使用过程中易发生界面剥离导致复合材料力学性能和使用寿命降低的问题，本文采用聚氨酯热熔胶胶膜(TPU)和乙烯-丙烯酸共聚物胶膜(EAA)包覆单板层积... 详细信息

针对新型多元共挤出复合材料存在的次表层木塑复合材料(WPCs)与核层实木界面结合强度低，使用过程中易发生界面剥离导致复合材料力学性能和使用寿命降低的问题，本文采用聚氨酯热熔胶胶膜(TPU)和乙烯-丙烯酸共聚物胶膜(EAA)包覆单板层积材(LVL)与塑料/木塑制备了高界面结合强度的多元共挤出复合材料(Co-WPCs-LVL)。研究结果表明：TPU和EAA均能有效提高WPCs层与核层LVL的界面结合强度，界面结合强度随着胶膜熔点的增加而逐渐降低，其中引入TPU(熔点80℃)和EAA(熔点95℃)的WPCs与LVL界面结合强度相对于未处理组分别提高了27倍、56倍。EAA可以显著提升WPCs与LVL的界面耐水性能，Ⅱ类浸渍实验后界面未发生剥离。证明胶膜在高温的挤出作用下能够渗入LVL表面与羟基(-OH)发生反应，同时能与聚乙烯分子链混合扩散形成牢固的界面结合。经过人工加速老化后，胶膜处理组的WPCs与LVL仍具有较高的界面结合强度，界面结合强度剩余率随着熔点的增大而增大，其中EAA(熔点135℃)实验组表现出最好的界面耐久性，界面结合强度剩余率达到97.25%。

关键词：木塑复合材料多元共挤出单板层积材热熔胶胶膜界面结合强度

单宁酸-氯化铁-聚ACG复合水凝胶微针贴片的制备与性能表征

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复合材料学报 2024年

作者：赵喜阳康希彤刘焕生刘涛王清文华南农业大学材料与能源学院生物质工程研究院华南农业大学食品学院

皮肤是人体最大的器官，皮肤损伤后若不能及时愈合会形成慢性伤口，其中细菌感染是慢性难愈合创面面临的一大难题。水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料，能够吸收伤口渗出液，保持伤口湿润，有助于加速愈合过程。但实际临床使用... 详细信息

皮肤是人体最大的器官，皮肤损伤后若不能及时愈合会形成慢性伤口，其中细菌感染是慢性难愈合创面面临的一大难题。水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料，能够吸收伤口渗出液，保持伤口湿润，有助于加速愈合过程。但实际临床使用中，水凝胶敷料的抗菌性仍有待提升。本文以N-丙烯酰基-2-甘氨酸（ACG）为单体，通过引入单宁酸（TA）、FeCl3和羟基磷灰石（HAp），制备具有光热杀菌性能的水凝胶；进一步利用PDMS微针模具，构建具有微针结构的水凝胶，使其能够穿透皮肤角质层达到深层次的杀菌效果，并且不会产生强烈的疼痛感，促进创面愈合。本文研究了TA含量对复合水凝胶的韧性和黏附性能的影响，结果表明，当TA:ACG为1:20时，制备出的复合水凝胶具有高力学强度（790 kPa）、高拉伸性（1043%）和良好的黏附性（25.04 kPa）。水凝胶中FeCl3的含量会影响光热转换温度，当FeCl3:TA为1:25时，水凝胶在808 nm激光照射下2 min可以达到51℃。该研究利用TA与FeCl3的光热效应，制备临床伤口管理所需要的水凝胶敷料，并做成微针形状，展示出其在促愈合、载药输送、临床检测等领域的应用潜力。

关键词：水凝胶单宁酸光热转换微针伤口敷料

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合成气制低碳烯烃催化剂研究进展

新能源进展 2024年第3期12卷 323-335页

作者：武小燕赵伟娜魏国强杨希贤邓丽芳谢君华南农业大学生物质工程研究院广州510642 广东机电职业技术学院广州510515

低碳烯烃是现代化学工业的基石,其核心产品是合成纤维、塑料、橡胶等高分子材料极为重要的中间体,低碳烯烃的产量是衡量一个国家石油化工行业发展水平的重要标志。对合成气制低碳烯烃的主要工艺路线进行综述,归纳合成气经费托合成及双... 详细信息

低碳烯烃是现代化学工业的基石,其核心产品是合成纤维、塑料、橡胶等高分子材料极为重要的中间体,低碳烯烃的产量是衡量一个国家石油化工行业发展水平的重要标志。对合成气制低碳烯烃的主要工艺路线进行综述,归纳合成气经费托合成及双功能催化体系制备低碳烯烃的主要反应机理,详细讨论了不同工艺路线的催化剂的研究进展,并总结合成气一步法制备低碳烯烃产物影响因素,解析了不同催化剂的失活机理,最后对未来高效催化剂的发展方向进行展望。合成气制低碳烯烃催化剂的高速发展,可为我国“双碳”目标约束条件下由生物质经非石化路线制备低碳烯烃提供理论支撑。

关键词：低碳烯烃合成气费托反应双功能催化催化剂失活

单宁酸/MXene增强水凝胶的制备及其传感性能

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复合材料学报 2024年

作者：刘焕生康希彤赵喜阳刘珍珍刘涛王清文华南农业大学材料与能源学院生物质工程研究院广州医科大学生物医学工程学院华南农业大学食品学院

水凝胶可用作可穿戴传感器来检测人体运动。然而，现有的水凝胶传感器普遍存在力学性能较差、耐久性不足、低温易冻结等问题，极大地影响了其在可穿戴设备领域的应用。因此，本文在水凝胶中引入MXene作为导电填料，并浸泡于单宁酸/水/... 详细信息

水凝胶可用作可穿戴传感器来检测人体运动。然而，现有的水凝胶传感器普遍存在力学性能较差、耐久性不足、低温易冻结等问题，极大地影响了其在可穿戴设备领域的应用。因此，本文在水凝胶中引入MXene作为导电填料，并浸泡于单宁酸/水/甘油二元溶剂中制备得到有机水凝胶AMT。单宁酸分子上的苯三酚和儿茶酚基团以氢键、π-π相互作用、疏水相互作用等方式与聚合物形成物理交联，从而增强水凝胶的力学性能。结果表明，水凝胶的力学性能随着浸泡单宁酸浓度的升高而增强，当单宁酸浸泡浓度为200 mg/mL时水凝胶的拉伸应变达到658.2%，应力为172.2 kPa。二元溶剂的存在使得水凝胶即使在炎热（60℃）和寒冷环境（-20℃）中也能保持良好的稳定性。此外，基于该水凝胶的可穿戴应变传感器对运动及光照均表现出良好的灵敏度，能够实时监测人体喉咙、脉搏、手指、手腕、手臂等不同部位的运动信号，且该传感器能在光照下通过光热转换间接实现对光照的监测。本研究有望扩展水凝胶传感器在户外光照传感领域的应用。

关键词：单宁酸水凝胶可穿戴传感 MXene

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二氧化碳资源化利用研究进展

新能源进展 2024年第2期12卷 182-192页

作者：姚炜珊侯雅磊魏国强张声森杨希贤邓丽芳许仕博华南农业大学生物质工程研究院广州510642 广东交通职业技术学院广州510640

温室气体的大量排放导致的气温升高、冰川融化、极端天气等气候环境问题日益严重。“碳达峰、碳中和”背景下开展二氧化碳捕集与资源化利用研究是改善生态环境、优化能源结构、推动国内产业升级和构建绿色循环经济的有效途径。分别从物... 详细信息

温室气体的大量排放导致的气温升高、冰川融化、极端天气等气候环境问题日益严重。“碳达峰、碳中和”背景下开展二氧化碳捕集与资源化利用研究是改善生态环境、优化能源结构、推动国内产业升级和构建绿色循环经济的有效途径。分别从物理利用、化学利用及生物利用的角度综述了当前二氧化碳资源化利用研究进展,解析了主要资源转化技术特点及优势与不足。重点阐述了二氧化碳加氢催化、高温化学链裂解、光催化等资源转化技术特点及影响机制,归纳了催化剂在不同体系中的作用机理,展望了具有应用前景的二氧化碳资源化利用途径。

关键词：二氧化碳资源化利用物理法化学法生物法

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生物炭基肥制备及其农业应用研究进展

江苏农业科学 2024年第8期52卷 15-22页

作者：岑应源黄宝源张观林邓兰生涂攀峰邓丽芳仲恺农业工程学院园艺园林学院广东广州510225 华南农业大学生物质工程研究院/华南农业大学资源与环境学院广东广州510642

生物炭是碳化的生物质材料,具有比表面积大、孔隙度大、官能团丰富和吸附性能好等优点,被广泛应用于工业、农业等行业的实际生产。然而,在农业生产过程中,单独使用生物炭存在养分易流失和肥料利用率较低的问题。因此,以生物炭为载体制... 详细信息

生物炭是碳化的生物质材料,具有比表面积大、孔隙度大、官能团丰富和吸附性能好等优点,被广泛应用于工业、农业等行业的实际生产。然而,在农业生产过程中,单独使用生物炭存在养分易流失和肥料利用率较低的问题。因此,以生物炭为载体制备而成的生物炭基肥作为一种新型缓释肥料而受到广泛关注。然而,关于生物炭基肥制备方法及其优点和局限性缺乏系统而全面的报道。对近年来生物炭基肥的组成、制备方法及其在农业中的应用进行总结归纳,讨论不同生物炭原料、肥料和黏结剂对生物炭基肥性能的影响;归纳掺杂法、造粒法、包膜法和吸附法4种生物炭基肥制备方法的优缺点;分析生物炭基肥作为肥料,在改善土壤理化性质、土壤微生物和土壤酶以及提高作物产量和品质方面的影响。结果表明,以生物炭为载体与不同肥料通过不用方法制备而成的生物炭基肥,不仅能够实现废弃物的资源化利用,还能改善土壤的理化性质,调节土壤微生物和酶活性,提高植物对养分的利用效率以及减少土壤中的养分流失。可见,生物炭基肥是促进农业绿色可持续发展的可行途径。

关键词：生物炭生物炭基肥制备方法农业应用

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木塑空心柱轴压力学性能试验与有限元分析

木材科学与技术 2024年第3期38卷 40-48页

作者：高飞李俞谕何文辉郝笑龙欧荣贤王清文华南农业大学生物质工程研究院农业农村部能源植物资源与利用重点实验室广东广州510642 华南农业大学生物基材料与能源教育部重点实验室广东广州510642 华南农业大学水利与土木学院广东广州510642 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

为探究木塑复合材料用作低密度装配式建筑承重柱的可行性,通过材性测试和轴压试验评估共挤出木塑空心柱的轴压力学性能,并利用ABAQUS有限元分析软件模拟探究木塑空心柱壁厚、长细比和内置薄壁圆钢管壁厚对其极限承载力、变形能力和破坏... 详细信息

为探究木塑复合材料用作低密度装配式建筑承重柱的可行性,通过材性测试和轴压试验评估共挤出木塑空心柱的轴压力学性能,并利用ABAQUS有限元分析软件模拟探究木塑空心柱壁厚、长细比和内置薄壁圆钢管壁厚对其极限承载力、变形能力和破坏模式的影响。模拟分析结果与试验测试数据高度一致,验证了模拟方法的有效性。试验研究表明,木塑空心柱主要通过局部压溃破坏,并表现出明显的弹塑性阶段。有限元分析结果表明,增加壁厚能提高木塑空心柱的初始刚度和极限承载力,其中8 mm厚度在成本、重量及承载能力方面具有最佳性价比。随着长细比的增加,木塑空心柱的承载力和刚度逐渐降低,破坏模式也从强度破坏转向失稳破坏。内置3 mm薄壁钢管显著增强了木塑空心柱的承载力和延性,其力学性能能够满足建筑对抗压承重构件的要求。

关键词：木塑空心柱轴压力学性能有限元分析载荷-位移关系极限承载力

Ti掺杂SBA-15负载Ni基催化剂用于木质素衍生物定向加氢脱氧转化

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燃料化学学报（中英文） 2024年第4期52卷 536-544页

作者：张鸿科汪炜琛向治宇周方圆朱万斌王洪亮中国农业大学农学院生物质工程中心北京100193

本研究通过在SBA-15分子筛骨架内掺杂Ti物种并负载Ni纳米颗粒合成了“金属-酸”双功能催化剂(Ni/Ti-SBA-15)。Ti的掺杂不仅提高了催化剂酸性位点的数量,还促进了Ni纳米颗粒在载体上的高度分散。在绿色、温和条件下实现了香兰素到2-甲氧... 详细信息

本研究通过在SBA-15分子筛骨架内掺杂Ti物种并负载Ni纳米颗粒合成了“金属-酸”双功能催化剂(Ni/Ti-SBA-15)。Ti的掺杂不仅提高了催化剂酸性位点的数量,还促进了Ni纳米颗粒在载体上的高度分散。在绿色、温和条件下实现了香兰素到2-甲氧基-4-甲基苯酚(MMP)高效转化,目标产物选择性高达96.46%。此外,Ni/Ti-SBA-15催化剂价格低廉,制备工艺简单,这项工作为制备廉价高效催化剂提供了新的思路,有利于实现生物质衍生物的绿色、低成本升级转化。

关键词：香兰素加氢脱氧双功能催化剂木质素