热处理橡胶木中糠醛及5−甲基糠醛测定方法研究

建立高效液相色谱方法,使用C_(18)色谱柱,以甲醇-水(75∶25,V/V)为流动相,流速1.0 mL/min,糠醛和5-甲基糠醛的检测波长分别为271、284 nm,保留时间分别为4.969、9.246 min,可以同时准确测定糠醛和5-甲基糠醛的含量。结果表明:测定方法具有简便易操作、灵敏度高、重复性好的优点;优化了橡胶木中糠醛和5-甲基糠醛的提取方法,用高效液相色谱法测定了橡胶木素材和不同温度(125、155、185℃)热处理橡胶木中糠醛和5-甲基糠醛的含量变化。随着热处理温度升高,热处理橡胶木中糠醛和5-甲基糠醛的含量由3.4μg/g和1.9μg/g逐渐升高至103.5μg/g和54.1μg/g,此结果为调控热处理橡胶木工艺提供参考。

基于Aspen Plus模拟精馏技术分离木醋液中有机物的研究

利用Aspen软件模拟精馏技术分离模型木醋液中的有机物,选定热力学模型(NRTL)、建立四塔连续精馏操作模型并确定其基本操作参数;对精馏塔分离控制优化的过程进行研究分析,探讨了回流比、塔顶总采出摩尔流率和底液摩尔流率对产物纯度的影响;结果表明在一定进料下摩尔回流比分别为3.6、12.6、5.6和3.6时,乙酸、甲基环戊烯醇酮、苯酚和正二十四烷等有机物的纯度分别都在99%以上。

山杏壳中纤维素、半纤维素、木质素含量的测定

以榆林市的山杏壳作为研究对象,为了精确测定其主要成分(纤维素、半纤维素和木质素)的质量分数,采用了硫酸与重铬酸钾氧化法、2 mol·L^(-1)盐酸水解法和72%的硫酸法,分别针对上述3种成分进行测定。通过控制单因素变量法,确定了每种方法的最佳条件。在最佳条件下,测得山杏壳中纤维素质量分数为26.10%,半纤维素的质量分数达到33.03%,木质素质量分数为31.22%。榆林市山杏壳中富含纤维素、木质素和半纤维素,是重要的可再生资源。

酶解木质基分级多孔碳的制备及其电化学性能

【目的】利用酶解技术调控木质碳分级多孔结构,以制备具有优异电化学性能的碳材料,进而拓展多孔生物质碳材料的应用范围。【方法】采用亚氯酸钠和纤维素酶酶解椴木,经高温碳化制备分级多孔碳材料。通过表征分级多孔碳的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示纤维素酶用量和酶解时间对其微观结构及电化学性能的影响。【结果】酶解后椴木内部呈现出丰富的微孔/介孔结构,形成了分级多孔结构。多孔碳的比表面积随纤维素酶用量和酶解时间的增加而增大,无序度提高。当纤维素酶用量200 mg、酶解时间48 h时,比表面积达到978.925 m^(2)/g,平均孔径达到2.285 nm;在0.1 A/g的电流密度下,质量比电容为300.8 F/g,等效串联电阻为0.47Ω。【结论】本研究制备的酶解木质基分级多孔碳具有出色的电化学性能、分级孔隙结构,因此具有广泛的应用前景。

基于CO_(2)活化的竹基多孔炭催化还原Cr(VI)的性能研究

以竹粉为原料、CO_(2)为活化剂制备竹基多孔炭(ZH-100),并用于催化还原Cr(VI)。分析了反应温度、催化剂用量、还原剂甲酸用量、Cr(VI)初始质量浓度对竹基多孔炭催化活性的影响,采用XPS、XRD和交流阻抗测试技术对反应前后的多孔炭进行表征,以揭示其催化还原Cr(VI)的作用机制。结果表明:竹基多孔炭催化还原Cr(VI)的最佳实验条件为Cr(VI)初始质量浓度120 mg/L、温度60℃、ZH-100炭催化剂添加量0.1 g,还原剂甲酸添加量1.5 mL,在该条件下反应10 min,Cr(VI)还原率高达99.44%;重复使用3次后,ZH-100的催化还原能力略有下降,但仍能在30 min内达到99.22%的Cr(VI)还原率。分析发现,Cr(VI)的去除过程包括物理吸附和化学还原,其中以化学还原占主导;催化剂重复使用性能下降原因包括表面官能团消耗、碳微晶排列无序化及阻抗增大,ZH-100对Cr(VI)的催化还原机制为官能团介导和类石墨微晶介导。

L-香芹酮基磺酸肟酯化合物的合成及其抑菌活性

以L-香芹酮(1)为原料,经盐酸羟胺肟化和O-磺酰化反应,合成得到23个未见文献报道的L-香芹酮基磺酸肟酯类化合物3a~3w,并通过~1H NMR、^(13)C NMR、FT-IR和HRMS对目标化合物的结构进行了表征。采用琼脂稀释法测试了目标化合物对8种植物病原菌的抑制活性。结果表明:在质量浓度50 mg/L时,目标化合物对所测试的8种植物病原菌均有一定的抑菌活性,其中化合物3b(R=o-FPh)、3c(R=m-FPh)和3h(R=p-ClPh)对苹果轮纹病菌的抑制率分别为76.7%、 75.9%和78.3%(均为B级活性水平),均优于阳性对照百菌清;化合物3h对黄瓜枯萎病菌、苹果轮纹病菌、玉米小斑病菌和西瓜炭疽病菌的抑制率分别为78.4%、 78.3%、 82.2%和78.8%(均为B级活性水平),具有一定的广谱抑菌活性;化合物3b对苹果轮纹病菌、玉米小斑病菌和西瓜炭疽病菌的抑制率分别为76.7%、 77.5%和78.6%(均为B级活性水平),也具有一定的广谱抑菌活性。

木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程仿真及关键参数研究

【目的】以自主研发的木塑复合材料三维打印与胶黏(3DP)微滴喷射系统为基础,开展紫外线固化黏结剂(UV胶)微滴喷射过程的研究,优化喷射系统工艺参数和阀体结构参数,为木塑复合材料3DP工艺液滴铺展渗透研究提供数据支撑。【方法】对喷射阀撞针的位移特征、UV胶的流变特性进行测定分析,确定了影响木塑复合材料3DP设备微滴喷射过程的喷射参数。采用有限元法对微滴喷射过程进行仿真,分析了微滴喷射过程中UV胶在喷嘴处速度、压力和质量流率的变化特征,获得了喷射参数对微滴喷射过程的影响规律。选取撞针速度、喷嘴直径、供胶压力为自变量,以液滴成形质量和主液滴速度为评价指标,开展仿真试验求解优化参数组。【结果】单因素试验得到了撞针速度0.3~0.9 m·s^(−1),喷嘴直径0.10~0.20 mm,供胶压力0.1~0.3 MPa,阀座锥角120°~130°的合理喷射参数范围。正交试验得到了喷嘴直径是影响液滴质量的显著因素,供胶压力是影响液滴速度的显著因素,并获得最优的喷射参数组合为喷嘴直径0.10 mm,撞针速度0.9 m·s^(−1),供胶压力0.1 MPa、阀座锥角130°。【结论】建立了基于木塑复合材料3DP微滴喷射过程的VOF有限元模型,完成了喷射参数对微滴喷射影响的研究,获得了最优的喷射参数组合。

塔拉单宁液气射流氧化法制备鞣花酸

为解决五倍子原料稀缺的问题,以塔拉粉为原料,采用液气射流技术对塔拉单宁溶液进行氧化制备鞣花酸,探究鞣花酸的纯化方案,确定一条比较理想的工艺技术。通过高效液相色谱仪、紫外可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、同步热分析仪检测分析得到的样品。结果表明,以塔拉粉为原料制备鞣花酸的较优工艺条件为:采用水提法提取得到塔拉单宁溶液,塔拉单宁浓度为30 g·L^(-1),用12%NaOH溶液调节反应液的pH值至8.5,反应温度30℃,反应时间6 h,所得到的固相经碱溶酸沉后其鞣花酸的收率为44.58%,质量分数为88.69%,选用溶剂洗涤法对碱溶酸沉后鞣花酸样品进行再纯化,此时得到鞣花酸的收率为61.70%,质量分数为94.69%。此制备方法大幅度缩短了制备的反应时间且质量分数较高。

4种常见木质素有机溶剂法分级的研究进展

随着对木质素基生物质材料开发和研究的逐渐深入,进一步提高木质素基生物质材料的性能,需对木质素原料进行结构分级。有机溶剂法分级是一种可以获得具有特定理化性质木质素的简单可行的分级方法。本文总结了近年来采用有机溶剂法,对硫酸盐木质素、有机溶剂木质素、碱木质素和酶解木质素4种常见木质素进行分级,且分级效果较好的研究成果,利用分子质量及分子质量分布,以及醇羟基、酚羟基、甲氧基等官能团含量作为分级评价指标,比较了不同分级策略所使用的单一或多种有机溶剂的分级特点和优缺点,并对木质素分级研究作简要总结和展望。

(Z)-/(E)-胡椒酮基吡唑-肟酯化合物的合成及其抑菌活性研究

以胡椒酮为原料,将羰基肟化后再与取代吡唑发生O-酰化反应,合成了42个新型(Z)-/(E)-胡椒酮基吡唑-肟酯化合物(6a~6u,包括21对Z/E异构体),采用核磁共振氢谱(^(1)H NMR)、核磁共振碳谱(^(13)C NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和高分辨质谱(HRMS)对目标产物的结构进行了表征,并通过单晶X射线衍射(SC-XRD)分析了其Z/E构型。离体生物活性测试结果表明:当质量浓度为50 mg/L时,(Z)-/(E)-胡椒酮基吡唑-肟酯化合物对黄瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、苹果轮纹病菌、番茄早疫病菌、小麦赤霉病菌、水稻纹枯病菌、玉米小斑病菌和西瓜炭疽病菌这8种植物病原菌,均表现出一定的抑菌活性且受其Z/E构型影响显著,尤其对番茄早疫病菌的抑制活性最好,其中化合物(Z)-胡椒酮基(3′,5′-二三氟甲基)苯基吡唑-肟酯((Z)-6o)、(Z)-胡椒酮基(p-三氟甲基)苯基吡唑-肟酯((Z)-6u)、(Z)-胡椒酮基(p-硝基)苯基吡唑-肟酯((Z)-6p)、(E)-胡椒酮基(p-硝基)苯基吡唑-肟酯((E)-6p)、(Z)-胡椒酮基(p-三氟甲氧基)苯基吡唑-肟酯((Z)-6g)和(E)-胡椒酮基(o-氟)苯基吡唑-肟酯((E)-6i)对番茄早疫病菌的抑制率分别为83.8%、78.7%、76.3%、76.3%、74.8%和74.3%,而化合物(Z)-6u对苹果轮纹病菌的抑制率达82.5%,均优于阳性对照百菌清。采用比较分子场分析(CoMFA)方法对目标化合物Z构型对番茄早疫病菌抑制活性的三维定量构效关系(3D-QSAR)进行了初步探讨,建立了合理有效的3D-QSAR模型(r^(2)=0.928,q^(2)=0.732)。

纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极制备与性能

【目的】为了解决当前可穿戴电极材料的生物不相容性、低响应集成特性等问题,本研究采用天然纤维素为原料,结合新型溶解技术与静电纺丝技术,通过原位聚合导电高分子制备纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极,并探究其在人体电信号监测领域的应用。【方法】将纤维素溶解于新型离子液体复合溶剂中,构建低黏度、长期稳定的纺丝液;采用室温静电纺丝法结合预凝固过程制备再生纤维素基电纺纳米纤维;通过与导电材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)复合进行纳米自组装,得到柔性表皮电极。采用扫描电镜、全自动比表面和孔隙度分析仪、C101气体渗透测试系统、傅里叶变换红外光谱仪、X射线晶体衍射仪表征电极的形貌特征和化学结构,采用万能材料试验机测试电极的拉伸性能和黏附力,采用电化学工作站检测电极阻抗,通过双导肌肉电模块及多道生理信号采集系统监测肌电图和心电图。【结果】纤维素电纺纳米纤维柔性表皮电极具有有序排列的网状结构和丰富的孔道结构,呈现纤维素Ⅱ晶型结构;当PEDOT:PSS体积分数为20%时,电极的拉伸性能和黏附性最优,即应变为9.8%,杨氏模量0.04 MPa,且对玻璃和猪皮的黏合力(分别为17.8、14.7 N/m)较高;电极在10−2~105 Hz范围内表现出低电极–皮肤电接触阻抗,且能够产生高质量的肌电和心电信号。【结论】本研究以天然纤维素和导电材料为主要构件,制备了一种具有柔性、透气性、自黏附性和低阻抗性能的可穿戴电极。该电极可用于人体电信号监测,为生物相容纤维素基可穿戴电极材料的构建提供了技术支撑。

废旧聚氨酯的处理工艺研究进展

废旧的冰箱冰柜泡棉中90%为聚氨酯(PU)硬泡,剩余为软泡,一般为热固性树脂。据统计,每回收1万台废旧冰箱和冰柜,会产生大约30吨的废弃PU泡棉。目前,PU的回收利用主要采用三种方式:物理方法、化学方法和能源方法。从工艺以及实际情况来看,物理法处理聚氨酯泡棉较符合实际情况,同时可考虑化学法处理聚氨酯泡棉的工艺。

N-异海松酰基-N′-芳杂环基硫脲类衍生物的合成及生物活性

为得到潜在的新型抑菌剂和抗肿瘤药物,笔者以异海松酸为原料,先与草酰氯反应制备得到异海松酰氯,后与硫氰化钾反应生成异海松酰基异硫氰酸酯,在此基础上与不同杂环取代胺反应,设计并合成了10个新型N-异海松酰基-N′-芳杂环基硫脲类衍生物4a~4j,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振(1H NMR)、碳核磁共振(13C NMR)和质谱(MS)等手段确定了目标化合物的结构,研究了N-异海松酰基-N′-芳杂环基硫脲类衍生物的抑菌及抗肿瘤活性。研究结果表明,大部分N-异海松酰基-N′-芳杂环基硫脲类衍生物对金黄色葡萄球菌都具有良好的抑菌活性,其中化合物4b、4c、4d、4e和4f对金黄色葡萄球菌的最低抑菌质量浓度达到0.98μg/mL,优于对照物青霉素钠,其中化合物4h的最低抑菌质量浓度也达到15.60μg/mL;化合物4i和4j的最低抑菌质量浓度为31.30μg/mL,大部分衍生物对樟子松枯梢病菌和无壳异担子菌无明显的抑菌活性。在浓度为100μmol/L时,部分N-异海松酰基-N′-芳杂环基硫脲类衍生物具有较好的抗肿瘤活性,化合物4f和4g对肝癌细胞的体外抑制率分别为68.59%和82.30%,化合物4g对宫颈癌细胞、前列腺癌细胞和乳腺癌细胞的体外抑制率分别为80.74%、71.21%和62.14%。

古旧木材加固保护研究进展

木材作为一种复杂的多级壁层材料,因其高强重比与可再生等优异特性而被广泛应用于建筑、家具、装饰等领域,并成为国民经济发展不可或缺的绿色环保材料之一。然而,木材在生产应用过程中易遭受昆虫、真菌等侵害而发生材性劣化,这极大限制了木制品应用优势的发挥,同时增加了古旧木材保护与修复的难度。为了更好地保护历史文化遗产,延长古旧木材的历史寿命,促进木材资源的高效与可持续利用,本文从木材的结构和历史应用及其破坏形式出发,概述了建筑文物和古建筑中木材的主要降解破坏形式和生物化学变化;从材料科学角度综述了古旧木材的保护策略与加固方法,重点总结分析了不同加固材料性质与用途及其对古旧木材加固保护的方法特性,尤其是“双碳”背景下生物基加固材料的应用;最后对加固木材的性能表征方法进行总结梳理,以期为加固木材的有效利用提供有力依据,同时为绿色、高效、环保木材加固保护技术的研发奠定理论基础,为我国在林产工业领域实现“双碳”目标提供技术支撑。

基于分子动力学模拟的木材细胞壁与水分相互作用研究进展

木材是一种典型的天然高分子材料,在分子尺度上解读水分对木材微纳结构的影响,是木材中水分研究的重难点。文中概述了分子动力学模拟的一般过程,重点介绍了近年来分子动力学模拟在木材-水分的研究领域中,对细胞壁化学组分纤维素、半纤维素、木质素与水分相互作用以及细胞壁各组分之间的界面与水分相互作用等方面的最新研究进展,最后提出了相关的现存问题,并就未来的发展方向进行展望,以期为深入揭示木材与水分的相互作用提供参考。

磺酸树脂催化木糖制备糠醛反应动力学

研究了温度为398.15~438.15 K时,以DNW-Ⅱ耐高温磺酸树脂为催化剂,催化木糖反应制备糠醛的反应动力学过程。建立了反应的动力学模型,通过实验数据拟合得到了木糖降解、糠醛降解以及缩合反应的反应速率常数。根据阿伦尼乌斯方程拟合可得到其活化能分别为41.5、32.4、36.2 kJ·mol^(-1)。建立了磺酸树脂催化条件下木糖制备糠醛的反应动力学方程,该方程能够较为准确地预测木糖制备糠醛过程糠醛收率随时间的变化关系。

林产化工废弃物资源化利用技术研究

林产化工废弃物资源化利用技术在实现废弃物减量化、资源化和无害化方面具有重要意义。本文探讨了生物转化和热化学转化两大类主要技术。生物转化技术包括微生物降解与发酵、酶催化转化,热化学转化技术包括热解与气化、液化与炭化。通过详细的数据分析和实验对比,评估了不同技术的转化效率和产物质量。研究发现,不同工艺参数对转化效果具有显著影响,优化后的技术能够显著提高资源化利用率。最后,本文还探讨了资源化利用产物的高值化应用和工业化示范推广的实际案例,展示了这些技术在实际生产中的经济效益和环境效益。

乙二醛法脱水加固饱水榉木的机制研究和温度对性能的影响

乙二醛法是我国目前应用最广的脱水加固木质文物保护方法。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究了乙二醛法脱水加固饱水榉木的试验过程,分析了脱水填充机制以及温度对脱水加固饱水榉木性能的影响规律。结果表明:乙二醛进入饱水榉木内部后交联聚合形成乙二醛聚合物直接作用于细胞内部,与细胞壁结合,支撑细胞加固细胞壁;试样的增重率升高,收缩率降低,色差明显增加。乙二醛法处理的温度升高(40℃相对于20℃)能提高乙二醛在榉木试样内部的扩散和浸入量,增加乙二醛聚合物在榉木内部的含量,提高试样增重率和弯曲强度,降低收缩率,有利于木材细胞形状的恢复和保持,缩短脱水加固工艺处理的时间,对表面活性剂的效果影响较轻。

一步活化法竹基厚碳电极的制备及其电容性能

超级电容器作为高功率密度储能设备,一直以来备受关注。本研究使用竹材为原材料,通过一步KOH活化法,借助竹的自然结构,调整活化温度,从而优化孔隙结构以增强电解质离子的传输性能,成功制备出竹基厚碳电极。研究结果表明,随着活化温度的升高,电极的比电容逐渐增加,同时电导率也有所提高,说明更高的活化温度有助于去除杂质和增加孔隙结构的形成,从而提高了电极的比表面积和电子传导性能。当炭化温度为1000℃时,对称超级电容器器件在1 mA/cm^(2)电流密度下,呈现出4.86 mWh/cm^(3)的能量密度和2.57 mW/cm^(3)的功率密度。即使电流密度增至20 mA/cm^(2),对称超级电容器HBC 1000//HBC 1000仍保持3.13 mWh/cm^(3)的能量密度。此外,在20 mA/cm^(2)电流密度下,经过50000次充放电循环测试,HBC 1000//HBC 1000的比电容仍能够维持在初始比电容的77%。本研究旨在为生物质自支撑材料在超级电容器领域的应用提供科学依据和技术支持,以满足不断增长的能源需求和环保要求,并推动超级电容器技术的发展。

生物质热解木醋液成分解析及分子结构研究

[目的]分析生物质热解木醋液的成分并进行化学信息学解析,探究木醋液中化合物的结构与功能的关系。[方法]通过对木醋液的理化性质、不同前处理方法得到的有机组分进行测定并对其进行化学信息学分析、25种化学描述符的计算、化学空间的构建及分子骨架的聚类分析等。[结果]实验测定了松木锯末来源木醋液的组成成分,发现最佳的前处理方法为真空冷冻干燥法。化学描述符计算分析结果表明,木醋液以小分子活性物质为主,包括酸类、酚类、醛类、酯类等功能化合物;通过化学空间构建,印证了木醋液组分化学结构相似性高并存在较大的聚类性,还识别出苯环分子骨架是最大频率的分子片段等。以上结果为木醋液产品功能的深入研究提供了借鉴和指导。