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木质素基阻燃剂改性聚氨酯保温材料的制备及性能

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复合材料学报 2025年第1期42卷 221-234页

作者：吴玉涛王冰冰田飞宇陈秀兰朱春锋徐信武南京林业大学材料科学与工程学院林业资源高效利用协同创新中心南京210037 大亚人造板集团有限公司丹阳212300

建筑保温材料的阻燃抑烟性能事关消防安全。本文基于聚磷酸铵(APP),针对其界面相容性和抑烟性能差的问题,利用碱木素(AL)、双(4-异氰酸酯基苯基)甲烷(MDI),制备了核壳结构的膨胀型阻燃剂APP@AL(APP∶MDI∶AL质量比为9∶2∶1),并应用于... 详细信息

建筑保温材料的阻燃抑烟性能事关消防安全。本文基于聚磷酸铵(APP),针对其界面相容性和抑烟性能差的问题,利用碱木素(AL)、双(4-异氰酸酯基苯基)甲烷(MDI),制备了核壳结构的膨胀型阻燃剂APP@AL(APP∶MDI∶AL质量比为9∶2∶1),并应用于硬质聚氨酯(RPU)泡沫保温材料的阻燃处理(添加量25wt%)。通过SEM-EDS、XPS、FTIR等方法分析APP@AL的结构及组成,采用锥形量热仪(CONE)、热重(TG)等仪器分析了阻燃抑烟性能。结果表明,APP@AL与RPU泡沫基体具有良好的界面相容性。与添加APP的RPU泡沫复合材料相比,APP@AL改性RPU泡沫复合材料的抗压强度显著提高(达31.8%),导热系数降低(7.0%);此外,CONE测试表明,平均放热速率和总放热量分别降低27.2%和24.4%,同时抑烟性能显著增强(总产烟量减少47.6%,总CO产量降低57.0%)。TG分析表明,APP@AL阻燃剂的热稳定性明显高于APP,且更有助于构建稳定的残炭层。综上,木质素基膨胀型阻燃剂对RPU泡沫保温材料具备优异的阻燃抑烟作用。

关键词：保温材料硬质聚氨酯泡沫木质素基阻燃剂核壳结构抑烟性能协同阻燃

木质纤维素基生物质炭改性半导体及其光催化应用

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化工进展 2025年第2期44卷 957-970页

作者：方碧瑶邱健豪李伊馨姚建峰南京林业大学化学工程学院江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

因木质纤维素基生物质炭具有表面官能团丰富、结构易于调控及化学性质稳定等优点,其被广泛应用于催化、吸附及电化学等领域。其中,在光催化材料的构筑中,生物质炭能够改善半导体吸光差、光生载流子分离效率低、活性位点较少、比表面积... 详细信息

因木质纤维素基生物质炭具有表面官能团丰富、结构易于调控及化学性质稳定等优点,其被广泛应用于催化、吸附及电化学等领域。其中,在光催化材料的构筑中,生物质炭能够改善半导体吸光差、光生载流子分离效率低、活性位点较少、比表面积较小等问题,进而优化其光催化性能。本文重点讨论了纤维素和木质素基生物质炭用于不同半导体(TiO_(2)、g-C_(3)N_(4)及ZnO等)的改性,改性方式包括复合改性和掺杂改性,复合改性又分为碳点复合和以炭为载体两种形式。同时,详细介绍了改性后的催化剂在各种光催化应用[光催化有机污染物降解、Cr(Ⅵ)还原、产氢及产H_(2)O_(2)等]中的性能表现。最后,从催化材料设计和光催化应用角度分别讨论了木质纤维素基生物质炭改性半导体用于光催化的研究现状及存在的问题,并提出了相应的解决方案。另外,还展望了该领域的未来发展前景。本文能够为生物质衍生炭的应用及光催化材料的设计提供较为深入的见解和指引。

关键词：纤维素木质素生物质炭半导体光催化

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褐腐木材与酶解木质素热解行为比较

林业工程学报 2025年第1期10卷 60-69页

作者：苗延青阚玉娜李诺翟胜丞南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 京都大学生存圈研究所京都6110011

茯苓(Poria cocos)是一种褐腐食/药用菌,人工栽培常使用马尾松(Pinus massoniana)作为茯苓寄生段木。茯苓成熟后的马尾松受到茯苓褐腐菌的高度降解,常作为废弃物被丢弃或焚烧,造成环境污染和资源浪费。通过热化学转化技术将褐腐木材转... 详细信息

茯苓(Poria cocos)是一种褐腐食/药用菌,人工栽培常使用马尾松(Pinus massoniana)作为茯苓寄生段木。茯苓成熟后的马尾松受到茯苓褐腐菌的高度降解,常作为废弃物被丢弃或焚烧,造成环境污染和资源浪费。通过热化学转化技术将褐腐木材转化为能源或高附加值产品有利于减轻环境污染,促进废弃木材高值化利用。对马尾松健康材、马尾松高度褐腐材、酶解木质素进行了快速热解试验,采用Kissinger⁃Akahira⁃Sunose(KAS)模型进行热解动力学分析,结合化学成分的变化分析比较褐腐材与酶解木质素的热解行为。结果表明,褐腐材中半纤维素和纤维素结晶区降解,木质素相对含量高达74.25%。褐腐材的快速热解初始温度、最大失重率温度低,残炭率高,与酶解木质素表现出相似的热解行为,且热解速率高于酶解木质素。随着转化率的增加,健康材的活化能最低且变化不明显,保持为200 kJ/mol以下,在热解第1、2阶段,褐腐材中残留的纤维素使其活化能略高于酶解木质素,在热解第3阶段,褐腐材的活化能显著提高,但低于酶解木质素。这可能是在较高的褐腐程度下,木质素结构被破坏所导致的。褐腐木材可用作填料以增加聚合物材料的热稳定性。此外,相较于酶解木质素,在制备生物炭等化学品时有利于减少能量消耗。

关键词：褐腐木材木质素热解热解动力学化学成分

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纤维素纳米晶基一维SERS探针的制备及其细胞成像性能

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林业工程学报 2025年第1期10卷 105-112页

作者：邓稳翟珊珊刘星月李思婕徐朝阳张磊吴伟兵南京林业大学轻工与食品学院江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 南京邮电大学材料科学与工程学院南京210023

表面增强拉曼散射(SERS)技术已被广泛应用于生物成像领域,构筑具有高灵敏度、水中分散稳定性高和生物相容性的SERS探针,是实现高质量细胞生物成像的基础。以磺酸基纤维素纳米晶(CNC⁃SO_(3)H)为多功能载体,连续通过NaIO_(4)氧化和席夫碱... 详细信息

表面增强拉曼散射(SERS)技术已被广泛应用于生物成像领域,构筑具有高灵敏度、水中分散稳定性高和生物相容性的SERS探针,是实现高质量细胞生物成像的基础。以磺酸基纤维素纳米晶(CNC⁃SO_(3)H)为多功能载体,连续通过NaIO_(4)氧化和席夫碱反应在CNC⁃SO_(3)H的C2/C3羟基活性位点选择性引入聚乙二醇(PEG)和巯基基团,通过Au⁃S键自组装负载金纳米颗粒(AuNPs)构建一维“热点”结构,成功制备了纤维素纳米晶(CNC)基一维SERS探针并用于细胞SERS成像。通过透射电镜、傅里叶变换红外光谱、紫外可见光分光光度计和共聚焦拉曼显微镜等对探针的结构、形貌以及检测性能等进行分析。结果表明,由于CNC表面PEG长链的存在,CNC⁃PEG⁃SH@AuNPs在200 mmol/L的NaCl溶液中能表现出优异的分散稳定性。以4⁃巯基苯甲酸(4⁃MBA)作为拉曼信号分子,探针在10^(-6)mol/L浓度下依然能显示信号分子特征峰的拉曼信号,并且在0.1 mol/L磷酸缓冲盐溶液(PBS)中随时间变化的SERS信号表现出良好的灵敏度和重复性。将合成的SERS探针用于海拉(HeLa)细胞中,其细胞活力可维持在80%以上,并成功实现1075和1580 cm^(-1)双通道细胞SERS成像。

关键词：纤维素纳米晶金纳米颗粒聚乙二醇 SERS探针 HeLa细胞成像

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腰果酚基苯并噁嗪改性环氧树脂及其防腐性能

林业工程学报 2025年

作者：于金尼尚倩倩张猛周永红中国林业科学研究院林产化学工业研究所南京林业大学化学工程学院江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心

环氧树脂因其耐水性差、韧性低及长期使用后附着力降低等问题，在长效防腐蚀涂层领域的发展受到限制。苯并噁嗪树脂聚合开环后的羟基能够与环氧基团发生聚合反应，可以用作环氧树脂的固化剂以改善环氧树脂的化学性能。以腰果酚为原料，... 详细信息

环氧树脂因其耐水性差、韧性低及长期使用后附着力降低等问题，在长效防腐蚀涂层领域的发展受到限制。苯并噁嗪树脂聚合开环后的羟基能够与环氧基团发生聚合反应，可以用作环氧树脂的固化剂以改善环氧树脂的化学性能。以腰果酚为原料，将其与多聚甲醛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷通过曼尼希反应制备了腰果酚基苯并噁嗪树脂（CBOZ）。将腰果酚先与丁二酰氯进行酯化反应，再利用过氧化氢对双键进行环氧化，得到腰果酚基环氧树脂（CEP）。将CBOZ和CEP按比例进行混合并固化，研究了环氧基团与噁嗪环的物质的量比对涂层的热学性能、交联密度、涂膜性能和润湿性能等性能的影响。当环氧基团与噁嗪环的物质的量比为1∶1时涂层（CEPBOZ-3）具有最佳的综合性能，CEPBOZ-3涂层的凝胶含量为92.49%、铅笔硬度为5H、附着力为3级、柔韧性为2 mm、水接触角（WCA）为（107.4±1.3）°，涂层还具有较好的热学性能和耐溶剂性。对CEPBOZ-3涂层进行电化学阻抗谱测试，涂层表现出较好的防腐蚀性能，低频下的阻抗模值(|Z|0.01Hz)为1.1×10～8Ω·cm2，浸泡336 h后的|Z|0.01Hz为1.0×10～6Ω·cm2，表明涂层具有长期防腐蚀性。

关键词：腰果酚环氧树脂苯并噁嗪疏水性防腐涂层

基于语义分割网络模型的核桃叶片焦枯程度估计研究

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林业科学研究 2025年第1期38卷 28-38页

作者：司恒山何子奇李志鹏陆森张劲松林木资源高效生产全国重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 河南小浪底森林生态系统定位观测研究站河南济源454650

[目的]实现核桃叶片焦叶程度的准确定量化,为科学精准治理焦叶症提供科学依据。[方法]以核桃叶片复杂背景图像为研究对象,提出基于语义分割网络模型的核桃叶片焦叶症分级方法。首先对焦叶叶片图像进行分割,主要包括两个阶段,第一阶段采... 详细信息

[目的]实现核桃叶片焦叶程度的准确定量化,为科学精准治理焦叶症提供科学依据。[方法]以核桃叶片复杂背景图像为研究对象,提出基于语义分割网络模型的核桃叶片焦叶症分级方法。首先对焦叶叶片图像进行分割,主要包括两个阶段,第一阶段采用Segment Anything(SAM)模型在复杂自然背景下提取目标叶片的边缘轮廓,第二阶段分别使用SAM和Mask R-CNN模型,对焦叶叶片进行分割。然后,提出了核桃叶片焦叶程度的分级标准与方法。[结果]SAM和Mask R-CNN模型都具有较好地核桃焦叶叶片识别和分割能力。SAM模型虽然分割时需点选标识目标区域,但该模型无需再次训练即可直接运行,具有较好的可操作性和交互性。相比之下,经训练后的Mask R-CNN模型分割精度更高,其像素精度、平均像素精度、平均交并比分别为98.95%、98.19%、95.94%。同时,基于Mask R-CNN模型的核桃叶片焦叶程度的分级平均准确率达到91.29%。[结论]在复杂自然背景下,采用基于语义分割网络模型的两阶段核桃叶片焦叶程度分级方法,能够准确地对核桃叶片焦叶部位进行识别和分割,为核桃焦叶程度等级划分提供了理论依据,对核桃焦叶症的精准防控提供了技术支撑。

关键词：核桃叶片焦叶症严重程度分级复杂背景语义分割

林业发展背景下森林培育学课程教学改革创新与实践

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安徽农学通报 2025年第2期31卷 130-133页

作者：孙操稳南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

为适应林业学科发展需要,从教学内容、教学方式和科研成果反哺教学3个方面对森林培育学课程教学改革途径进行研究,并探讨其实践成效。具体改革实践包括凝炼尊重和遵循自然规律等森林培育学经典理论,更新教学内容,挖掘新版教材中近熟林... 详细信息

为适应林业学科发展需要,从教学内容、教学方式和科研成果反哺教学3个方面对森林培育学课程教学改革途径进行研究,并探讨其实践成效。具体改革实践包括凝炼尊重和遵循自然规律等森林培育学经典理论,更新教学内容,挖掘新版教材中近熟林阶段的有关内容以及森林的生态功能及其调控等知识;更新教学方式,采用案例教学法,引用植树造林修复生态系统、核桃全产业链发展模式等实际案例,将人工林培育技术与林木种子、林木抚育等章节的知识相结合;坚持用科研成果反哺教学,在教学中融入人工混交林、经济林以及大径材人工林培育技术等方面的科研成果,强化基础理论创新。该教学改革实践成效明显,教师对课程的理解显著加深,推动了其科研与教学技能的双向促进;选课学生数量逐年增加,学生听课的积极性显著提高,与教师的互动显著增强,专业知识面得到了有效拓展。本文为同类课程教学改革、培养林业高素质人才提供参考。

关键词：森林培育学林业林木抚育植树造林

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化机浆预浸渍溶出物的抗氧化性及其在食品领域的应用前景

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中国造纸学报 2025年

作者：焦婷朱北平焦健苏晨田庆文房桂干张凤山邓拥军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江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心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南京林业大学山东华泰纸业股份有限公司

本研究探讨了目前被当作废弃物的桉木化机浆预浸渍溶出物（PR）的抗氧化性能及其在食品领域的应用前景，探究了预浸渍条件（NaOH用量、温度和浆浓）对制得PR抗氧化性和得率的影响，研究了不同NaOH用量下制得PR化学结构的差异，建立了PR... 详细信息

本研究探讨了目前被当作废弃物的桉木化机浆预浸渍溶出物（PR）的抗氧化性能及其在食品领域的应用前景，探究了预浸渍条件（NaOH用量、温度和浆浓）对制得PR抗氧化性和得率的影响，研究了不同NaOH用量下制得PR化学结构的差异，建立了PR的化学结构与抗氧化性的构效关系，并以热稳定性、高温处理后抗氧化性和细胞毒性为评价指标，探索了PR在食品领域的应用前景。结果表明，NaOH用量是影响PR抗氧化性和得率的主要因素，NaOH用量越小，PR得率越低、抗氧化性越强。NaOH用量为0时，制得的PR (R0)抗氧化性最佳，DPPH清除率最高可达82.63%。同时，R0具有良好的热稳定性，200℃灼烧1 h后仍能保持初始抗氧化水平，并且在100μg/mL的浓度下对HepG2细胞无细胞毒性，满足食品领域应用的基本要求。醌型共轭结构是PR具有强抗氧化性的主要原因，NaOH用量过大（30 kg/t）时，制得PR中醌类物质含量显著降低，其抗氧化性也随之下降。

关键词：化学机械浆预浸渍溶出物抗氧化性细胞毒性食品应用 UPLC-MS

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静电纺纳米纤维在果蔬保鲜中的应用研究进展

食品与发酵工业 2025年第2期51卷 406-416页

作者：邓斌方东路闾连飞吴文龙李维林南京林业大学林草学院林木遗传育种全国重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园) 江苏省植物资源研究与利用重点实验室江苏南京210014

新鲜果蔬营养丰富,但是采后易发生失水、衰老、腐烂等品质劣变。包装是果蔬采后重要的商品化处理方式,对于延长果蔬货架期、保持果蔬营养与安全具有重要的作用。静电纺丝技术制备的功能性纳米纤维因相对于传统包装材料的结构和功能优势... 详细信息

新鲜果蔬营养丰富,但是采后易发生失水、衰老、腐烂等品质劣变。包装是果蔬采后重要的商品化处理方式,对于延长果蔬货架期、保持果蔬营养与安全具有重要的作用。静电纺丝技术制备的功能性纳米纤维因相对于传统包装材料的结构和功能优势而受到越来越多的关注。其原理是利用纳米纤维对功能性成分进行包埋或功能修饰,实现抗菌、抗氧化和智能指示或响应等功能的纳米纤维,是食品包装技术的一大进步,其在果蔬采后保鲜方面效果显著。该文综述了静电纺丝制备纳米纤维在不同食品包装领域内的应用,重点总结了纳米纤维在果蔬包装保鲜领域应用的研究进展及发展过程中面临的问题,并对其未来的发展前景进行了展望,以期为果蔬包装保鲜的产业化应用提供理论参考。

关键词：静电纺丝纳米纤维果蔬包装保鲜