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糠醛转化为燃料化合物的双功能催化剂研究进展

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精细化工 2024年

作者：张惠铭邓紫怡陈琛王帅浩刘智尧徐琼石化新材料与资源精细利用国家地方联合工程实验室湖南师范大学化学化工学院

以生物质为原料制备燃料化合物对减少化石能源的依赖和构建绿色能源结构具有重要意义。生物质平台化合物糠醛经多步串联反应可得到乙酰丙酸、乙酰丙酸酯、γ-戊内酯、2-甲基呋喃等高附加值燃料化合物，一锅法合成避免了中间产物的分离... 详细信息

以生物质为原料制备燃料化合物对减少化石能源的依赖和构建绿色能源结构具有重要意义。生物质平台化合物糠醛经多步串联反应可得到乙酰丙酸、乙酰丙酸酯、γ-戊内酯、2-甲基呋喃等高附加值燃料化合物，一锅法合成避免了中间产物的分离、缩短了工艺流程。近年来，高效催化糠醛一锅转化为燃料化合物的双、多功能催化剂得到快速发展。该文介绍了高效催化糠醛一锅转化为乙酰丙酸、乙酰丙酸酯、γ-戊内酯、2-甲基呋喃的反应机理和路线，归纳了不同产物所需高效双功能催化剂体系，探讨了催化剂的活性位点、空间结构、溶剂、氢供体等因素对于反应的影响，提出了其未来发展方向。

关键词：生物质糠醛双功能催化剂燃料化合物催化加氢一锅法

不同金属盐强化乙醇/水预处理对蔗渣酶解效率的影响

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农业工程学报 2024年第8期40卷 207-215页

作者：蔡战磊张贤滨韩雪艳谢君张红丹华南农业大学生物质工程研究院广州510642

预处理过程可以破坏木质纤维素生物质的致密结构、降低生物抗性,是木质纤维素生物质经酶解制备糖基平台化学的重要步骤。该研究以蔗渣为原料,在预处理温度为160℃、预处理时间为10 min时,选取0.025 mol/L的不同金属盐FeCl_(3)、CrCl_(3)... 详细信息

预处理过程可以破坏木质纤维素生物质的致密结构、降低生物抗性,是木质纤维素生物质经酶解制备糖基平台化学的重要步骤。该研究以蔗渣为原料,在预处理温度为160℃、预处理时间为10 min时,选取0.025 mol/L的不同金属盐FeCl_(3)、CrCl_(3)、AlCl_(3)、CuCl_(2)、FeCl_(2)、ZnCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)、CaCl_(2)、NaCl、LiCl、Na_(2)CO_(3)对蔗渣进行乙醇/水预处理,并对预处理后样品进行酶解,探究不同金属盐强化乙醇/水预处理对蔗渣酶解效率的影响和规律,并进一步通过扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)和热重(thermogravimetric,TG)对蔗渣原料和预处理后的固体进行表征,探究金属盐强化乙醇/水预处理后蔗渣表面形貌与结构变化对酶解效率的影响,分析作用机理。结果表明:与原料甘蔗渣相比,不同金属盐强化乙醇/水预处理后样品中葡聚糖的质量分数从45.5%增加到77.2%,预处理后样品酶解48h后的葡萄糖得率也由51.14%增加到最高93.08%。其中,三价金属盐(FeCl_(3)、CrCl_(3)和AlCl_(3))对蔗渣酶解效率的提升最为显著,这可归因于三价金属盐强化乙醇/水预处理可以更加有效的去除蔗渣中的半纤维素和木质素,增加酶对纤维素的可及性。后续表征分析也表明经过三价金属盐(FeCl_(3)、CrCl_(3)和AlCl_(3))强化乙醇/水预处理后的样品比经过二价金属盐(CuCl_(2)、FeCl_(2)、ZnCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)和CaCl_(2))和一价金属盐(NaCl、LiCl和Na_(2)CO_(3))强化乙醇/水预处理表面结构破坏更为彻底,结晶度相对增加最大,木素和半纤维素去除率最多,热稳定性也相对最高。该研究结果将为后续木质纤维素生物质的高效转化与利用提供参考。

关键词：生物质盐蔗渣乙醇/水预处理酶水解葡萄糖

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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微反应器中连续还原胺化反应的研究进展

化工进展 2024年第1期43卷 186-197页

作者：张家昊李盈盈徐彦琳尹佳滨张吉松清华大学化学工程系化学工程联合国家重点实验室北京100084

还原胺化反应是一种把醛(酮)转化为胺类物质的有效方法。还原胺化反应路径复杂,影响因素众多,合适的反应条件能够提升反应效率和选择性。本文总结了还原胺化反应常见的催化体系及催化剂、溶剂、温度、底物性质以及氨/水/酸的加入对反应... 详细信息

还原胺化反应是一种把醛(酮)转化为胺类物质的有效方法。还原胺化反应路径复杂,影响因素众多,合适的反应条件能够提升反应效率和选择性。本文总结了还原胺化反应常见的催化体系及催化剂、溶剂、温度、底物性质以及氨/水/酸的加入对反应的影响。基于这些影响因素,进一步介绍了连续微反应器技术在还原胺化过程中的应用,总结了以伯胺/仲胺/叔胺为目标产物的连续还原胺化过程、以硝基化合物为原料的连续还原胺化过程、酶催化及无催化剂的连续还原胺化过程。微反应器中的温度控制、传质强化和停留时间分布能进一步实现反应强化和选择性提升。基于微反应器的连续还原胺化技术及该技术与新型催化材料的结合有望在胺类物质的生产领域扮演越来越重要的角色。

关键词：还原胺化多相反应微反应器连续合成催化剂

用超声衰减谱测量层状双金属氢氧化物粒度分布的方法

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高等学校化学学报 2024年第3期45卷 55-63页

作者：张明峰吴博侯光昊周蕾王学重北京石油化工学院新材料与化工学院恩泽生物质精细化工北京市重点实验室北京102617

层状双金属氢氧化物(LDHs)作为一种性能优良的非贵金属电催化剂,在提高析氧反应速率、降低制氢成本等方面具备巨大优势,其粒度大小直接影响催化活性位点的有效暴露面积和本征结构,很大程度上决定了LDHs电催化析氧反应的活性时间和催化效... 详细信息

层状双金属氢氧化物(LDHs)作为一种性能优良的非贵金属电催化剂,在提高析氧反应速率、降低制氢成本等方面具备巨大优势,其粒度大小直接影响催化活性位点的有效暴露面积和本征结构,很大程度上决定了LDHs电催化析氧反应的活性时间和催化效率.因此,实现对LDHs粒度分布的在线检测对LDHs的合成控制与活性提升具有重要意义.根据LDHs粒度小、形貌特殊的特点,本文建立了一种基于超声衰减谱在线测量其在悬浮体系中粒度分布(PSD)的方法,该方法在LDHs粒度表征领域的应用尚属首次.利用超声衰减谱法对LDHs悬浮体系粒度分布进行测量的最大难点是传统ECAH模型需要首先已知难以获得的体系分散相和连续相的物性参数.本文采用主成分分析(PCA)结合误差反向传播(BP)神经网络建立了预测模型,并引入遗传算法(GA)对模型进行优化,解决了超声衰减谱法的难点,通过CoFeAl-LDH悬浮体系进行了验证.结果表明,PCA-GA-BP神经网络能有效对LDHs在悬浮体系中的粒度分布进行在线预测,预测值与真实值的峰形重合度高,峰高偏差小,两者的均方误差MSE为0.1497,模型拟合优度R2=0.9768,说明该方法可作为在线测量LDHs粒度分布的有效方式.

关键词：层状双金属氢氧化物超声衰减谱粒度分布在线检测 BP神经网络遗传算法

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植酸脒基脲的合成及其对木材的阻燃

复合材料学报 2024年

作者：郑书清张益穆佳鑫王永娟王奉强张志军东北林业大学材料科学与工程学院生物质材料重点实验室

植酸(Phytic acid， PA)是一种极具潜力的磷系水性生物基阻燃剂，但其单独处理木材存在PA易流失，燃烧烟释放量大等问题，通过与其他氮、硼系阻燃剂复配，可在一定程度上缓减上述问题。然而，由于PA酸性较强，PA及其复配阻燃剂处理木材... 详细信息

植酸(Phytic acid， PA)是一种极具潜力的磷系水性生物基阻燃剂，但其单独处理木材存在PA易流失，燃烧烟释放量大等问题，通过与其他氮、硼系阻燃剂复配，可在一定程度上缓减上述问题。然而，由于PA酸性较强，PA及其复配阻燃剂处理木材时会造成木材降解，进而影响其力学强度。以PA和双氰胺为原料合成了一类新型磷氮阻燃剂——植酸脒基脲(Amidinourea phytate，AUP)。利用FTIR、XRD、XPS及TG等手段对AUP阻燃剂理化特性进行了表征。采用TG、Py-GC/MS、氧指数测定仪、CONE等研究了AUP对杨木的热解及燃烧行为的影响，探究了其阻燃机制。结果表明：AUP阻燃材在较低的增重率(8.73%)下表现出优异的阻燃及抑烟性能，优于增重率为14.8%的PA阻燃材，且抗流失性较好；AUP阻燃材的LOI值为34.8%，较未处理材提高了54.0%；总释热量和总生烟量分别降低了57.7%、65.7%，成炭率提高了148%，残炭结构更为密实，具有凝聚相与气相协效阻燃效果。此外，AUP阻燃材冲击强度比未处理材提高了58.5%，而PA阻燃材则下降了29.2%。

关键词：木材阻燃植酸脒基脲植酸阻燃机制磷氮协同效应

利用冷冻扫描电子显微镜观察金纳米颗粒原位标记红细胞膜阴离子通道蛋白

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分析化学 2024年第1期52卷 54-61页

作者：程思航王慧利于洋张金瑞王宏达中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室中国科学技术大学应用化学与工程学院青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室

带3蛋白是红细胞膜上一种重要的通道蛋白，介导细胞膜内外的阴离子转运过程，同时有助于红细胞形态的维持，具有重要的生理功能。然而，带3蛋白在原生细胞膜上的分布状态目前尚不清楚。冷冻扫描电子显微镜可在近生理状态下对生物样品的... 详细信息

带3蛋白是红细胞膜上一种重要的通道蛋白，介导细胞膜内外的阴离子转运过程，同时有助于红细胞形态的维持，具有重要的生理功能。然而，带3蛋白在原生细胞膜上的分布状态目前尚不清楚。冷冻扫描电子显微镜可在近生理状态下对生物样品的表面形貌进行成像。为了探究生理状态下带3蛋白在红细胞膜上的分布情况，本研究利用带3蛋白抗体修饰5 nm的金纳米颗粒，与人血红细胞膜上的带3蛋白特异性结合，并通过冷冻扫描电子显微镜进行成像，得到近生理条件下带3蛋白在人血红细胞膜上的分布图谱。结果表明，红细胞膜上的膜蛋白倾向于成簇分布，形成“蛋白岛”，而带3蛋白主要分布在这些蛋白岛上，彼此之间紧密连接，形成若干个功能微区发挥作用。

关键词：带3蛋白冷冻扫描电子显微镜金纳米颗粒原位标记蛋白分布蛋白岛

电子顺磁共振技术在化工基础研究中的应用进展

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化工学报 2024年第1期75卷 74-82页

作者：王欣雨王永涛姚加李浩然浙江大学化学系浙江杭州310058 化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术能够检测自由基、过渡金属离子及缺陷等顺磁性物质,谱图具有高特异性,背景信号少,既可以检测溶液样品,也可以检测固态样品,且检测限低。在化工基础研究中,尤其是自由基相关过程... 详细信息

电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)技术能够检测自由基、过渡金属离子及缺陷等顺磁性物质,谱图具有高特异性,背景信号少,既可以检测溶液样品,也可以检测固态样品,且检测限低。在化工基础研究中,尤其是自由基相关过程研究中,EPR技术的优势是其他谱学无可比拟的。但是化工领域的科学家们使用EPR技术并不广泛。综述了EPR在化工基础相关研究中应用的一些例子,包括催化材料的表征、活性中间体的表征、溶剂性质表征及材料性能表征四个方面,希望能让更多化工领域工作者了解EPR技术,并使用EPR技术解决化工问题。

关键词：电子顺磁共振催化剂活性中间体溶剂材料性能

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纳米增强微胶囊复合相变材料的研究进展

复合材料学报 2024年

作者：王成君汪林强王瑞娜段志英孟淑娟申涛苏琼甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室西北民族大学化工学院甘肃省生物质功能复合材料工程研究中心环境友好复合材料国家民委重点实验室四川大学空天科学与工程学院

相变材料（PCM）可以弥合热能供需在时间和空间上的差距，被广泛应用于热能存储和热管理系统中。然而，单一的PCM具有易泄漏、体积变化、相分离和腐蚀等缺陷，因此，通过微胶囊技术将PCM封装制备微胶囊复合相变材料（MEPCM），并通过不... 详细信息

相变材料（PCM）可以弥合热能供需在时间和空间上的差距，被广泛应用于热能存储和热管理系统中。然而，单一的PCM具有易泄漏、体积变化、相分离和腐蚀等缺陷，因此，通过微胶囊技术将PCM封装制备微胶囊复合相变材料（MEPCM），并通过不同纳米填料增强其性能，既可以有效克服以上缺陷，又能提高其热性能和运行稳定性。本文首先介绍了MEPCM的芯材和壳体的选择原则、MEPCM的组成及制备策略，着重阐述了不同维度纳米填料对MEPCM热性能的影响，总结了MEPCM在建筑、纺织品及热管理等领域中的应用，最后，展望了纳米填料在合理设计和构建高性能MEPCM方面的未来研究方向和挑战。

关键词：相变材料微胶囊热能存储纳米填料热性能