生物质基硬碳储钠负极材料研究进展

钠离子电池因其具有优异的低温性能、成本优势以及较高的安全性,有望逐渐成为锂离子电池在低速两轮车和大规模储能领域的补充者,开发低成本、高可逆容量和优异循环稳定性的钠离子电池负极材料成为行业难点,生物质基硬碳因其原料来源丰富、成本低廉、更易获得、碳产率高、环境友好且含有多种元素等优势而备受关注,其低廉的价格和独特的微观结构在众多钠离子电池负极材料中展现出明显的优势和巨大的商业潜力.为了寻找和开发性能优异的生物质基硬碳材料,本文首先对钠离子在硬碳表面活性位点的吸附行为和进入石墨片层的过程顺序进行了分析,讨论了有争议的四种钠离子存储机制.深入分析了钠离子在硬碳中的储存机理,并基于此进一步讨论了不同生物质基前驱体硬碳的差异,并通过硬碳负极的微观结构提出钠离子电池负极的优化策略,对钠离子电池的发展具有一定的指导意义.

新高考背景下高中—高校贯通培养体系建设的探索——以齐鲁工业大学为例

新高考改革对高中系列课程改革、考生志愿填报、招生录取和高校专业布局等都产生了深远影响,尤其是“专业(类)+学校”的报考方式使高中生对大学专业认知匮乏的问题越来越突显。在此背景下,齐鲁工业大学积极实践,不断总结,探索出一条利用自身丰富资源,建设高中-高校贯通培养的体系。充分发挥学校学科专业优势,为高中生提供系统的生涯规划、选科指导、大学专业认知、填报志愿等方面的咨询服务,将高校的学科专业优势惠及高考生和家长,提高了学科专业竞争力,最终实现了双赢的效果。

生物基超疏水涂层的制备及其在包装领域的应用

目的旨在通过全面综述近年来包装领域生物基超疏水涂层的研究进展,使相关研究者快速了解生物基超疏水涂层的构建策略和应用场景,为开发新一代生物基超疏水涂层提供借鉴。方法首先,对超疏水表面的构建策略进行概述,并从生物基材料来源的角度,系统总结生物基超疏水涂层的制备方法、性能特点以及在多功能包装领域的应用情况。其次,探讨目前生物基超疏水涂层面临的主要挑战和未来发展方向。结果生物基超疏水涂层在自清洁、防污、防腐、阻燃、除冰等多功能包装领域显示出优异的性能,为其未来的研究和发展提供了有力支撑。结论得益于生物基材料良好的可降解性和生物相容性,制备全生物基可降解的超疏水涂层将成为未来超疏水涂层重要的研究方向。

基于制浆废液和麦草废渣的生物质颗粒燃料预测模型的建立及分析

以麦草制浆备料工段中产生的麦草废渣和制浆过程产生的制浆废液为原料,通过混合压缩成型工艺制备麦草废渣颗粒燃料,以期提高制浆造纸工业废弃物的利用价值。为探究制浆废液对生物质颗粒燃料成型的影响机制,参照麦草废渣组分,将粉末状商业纯纤维素和半纤维素在质量比10.17∶7.62下与制浆废液混合,制备生物质颗粒燃料模型,并通过曲线拟合建立生物质颗粒燃料预测模型,探究制浆废液中固形物含量对颗粒燃料成型性能及其物理性能的影响机制。结果表明:制浆废液可以提高燃料颗粒间的黏结力,有利于颗粒燃料成型,改善了麦草废渣颗粒燃料的物理性能。当制浆废液固形物含量为10.28%时,麦草废渣颗粒燃料显示出较好的物理性能,其抗渗水性为84.90%,压缩应力为1.45 MPa。生物质颗粒燃料预测模型对麦草废渣颗粒燃料物理性能的预测结果误差小于5%,显示出较高的预测精度。研究结果可为生物质颗粒燃料的制备技术提供理论参考,同时为制浆造纸工业废弃物的综合利用提供新思路。

纤维素基功能材料及其增强策略研究进展

纤维素作为自然界中储量最丰富、分布最广的可再生资源,具有可降解性、无毒性、良好的生物相容性、结构稳定性以及优异的机械性能。近年来,纤维素基功能与增强材料的研究已取得突破性进展,并推动了高端制造、医药卫生等领域的高质量发展。文章综述了纤维素基功能材料及其增强策略研究进展,包括纳米纤维素的制备及在增强材料中的研究,重点论述了构建纤维素多尺度材料的界面工程策略。最后提出通过精确设计纤维素材料的多尺度结构,实现材料在纳米、微米和宏观尺度上的协同性能提升将是未来的研究热点。

新工科背景下专业学位研究生课程的教学改革与实践——以“生物基产品过程工程”课程为例

为探索新工科背景下应用型专业学位研究生课程“生物基产品过程工程”的最佳授课模式,培养具有创新实践能力的高素质工程技术人才,采用“基础理论—工程实践—问题解决”全链条教学新模式,结合齐鲁工业大学轻工科学与工程专业制浆造纸方向的特色,以生物基材料与绿色造纸国家重点实验室的研究生培养为例,进行了课程教学改革与实践。结果表明,“生物基产品过程工程”课程的教学改革取得了良好效果,研究生的创新思考和独立实践能力得到了显著提高,改革有利于推动轻工行业的健康创新发展。

木质纤维纸基吸附材料及其重金属离子吸附性能

以杨木化学机械浆为原料,通过抄纸和一步涂布工艺,获得了高湿强度、高金属离子吸附性能和易于分离回收的木质纤维纸基吸附材料;选用马来酸酐和次磷酸钠作为绿色改性剂提高纸基吸附材料的湿强度和羧基含量。研究表明,增加马来酸酐浓度同时提高了木质纤维间的交联程度和羧基含量,进而增加了纸基材料的湿强度和金属离子吸附位点数量。其中纸基吸附材料的湿强度可达到其干强度的35%,羧基含量可达到0.69 mmol/g。随着马来酸酐溶液浓度的增加,纸基吸附材料的羧基含量及对重金属离子吸附性能也显著提高。吸附试验表明,吸附动力学和热力学分别很好地拟合了准二级方程和Langmuir模型(决定系数R^2≥0.998),对Cu^2+和Pb^2+的理论最大吸附容量分别为35.4和110.0 mg/g。基于造纸加填工艺在纸基吸附材料中负载20%多孔沸石填料以提高吸附容量并降低生产成本,其对Cu^2+和Pb^2+的理论最大吸附容量分别提高到56.5和126.6 mg/g。该多功能纸基吸附材料在克服传统吸附材料吸附剂不易分离、回收利用等问题的同时,具备了大规模生产的潜力,为木质纤维的全质化和高值化利用提供了新的思路和方法。

生物基氢化香豆素增韧环氧树脂的制备及性能

通过生物基原料氢化香豆素(DHC),在铬(Ⅲ)络合物和氯化铵复合物协同催化作用下,与环氧醚类物质交替共聚,获得一类三维网状聚合物,进而与环氧树脂(EP)单体在固化过程中构建双网络结构,实现有效的应力传递和外部能量吸收,达到对环氧树脂增韧增强的效果.凝胶渗透色谱结果表明,DHC基网络(DHC-net)分子量随反应时间延长而增加.1H NMR证实了合成的DHC-net分子结构.同时,考察了环氧树脂的热力学及力学性能,发现DHC-net与环氧树脂基体具有良好的相容性;改性后的环氧树脂断裂伸长率比纯环氧树脂有大幅提高;拉伸与冲击测试显示,DHC-net含量小于30%时,改性后环氧树脂的拉伸强度和抗冲击强度均比纯环氧树脂有大幅提高.

水下超疏油纸基材料的制备及其油水分离性能

以阔叶浆为绿色可降解的木质纤维原料,结合打浆处理和马来酸酐(MA)以及次磷酸钠(SHP)改性,制备出具有低成本、高湿强度、良好油水分离性能和可重复使用的纸基功能材料。研究结果表明:打浆处理不仅提高了纤维的比表面积以及相互之间的交联程度,同时还实现了对纸页孔结构的优化调控;以低成本的马来酸酐为表面亲水改性剂和增湿强剂,MA/SHP改性同时提高了纸页的羧基含量和湿强度,纸页的湿强度提高到原来的4倍,最大湿强度可达其干强度的48%。改性后的纸页由于亲水性的提高,对大豆油、石油醚以及正己烷的水下油接触角均大于150°,具有水下超疏油的性质,同时油水分离效率大于99.2%。打浆度60°SR、MA质量分数8%的样品(P60-8MA)对大豆油、石油醚以及正己烷的乳化油和油水混合物都具有高的分离效率(>99.2%),经循环使用10次后,P60-8MA油水分离效率始终保持在99.0%以上,通量为236~247 L/(m^(2)·h)。该高湿强度、孔径可调控的水下超疏油纸基功能材料解决了传统处理方式效率低下、处理材料难以回收等问题,实现了木质纤维的高值化利用,在含乳化油废水处理中具有广阔的应用前景。

废旧棉纺织品再生浆绿色制备及性质研究

随着纺织品的生产和消费量日益增加,每年产生数千万吨废旧纺织品。现有废旧纺织品回收技术主要以物理方法为主,再生利用少,产品品质低,亟需发展新型废旧纺织品再生利用方法。本文探讨了以废旧棉纺织品为原料制备再生棉浆纤维的新方法,通过改变再生浆制备工艺实现对再生浆的聚合度、白度等特性高效调控。通过蒸煮制浆等流程,实现对废旧棉纺织品的高效利用及再生浆制备,为缓解原生浆制备过程中的原料短缺等问题提供了新思路。在造纸、纺织、功能纤维制备等领域有广泛应用前景。

热塑性淀粉基薄膜研究进展

淀粉是由α-葡萄糖分子聚合而成的天然高分子材料,来源广泛,主要分布在植物的根茎中,具有价格低廉、可再生及可生物降解等优点。利用淀粉制备天然可降解塑料薄膜,对解决和改善环境污染有着重大意义。与淀粉基材料相比,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成高分子为原料制成的热塑性产品具有气味刺激性、不可生物降解和污染环境等缺点。基于淀粉的天然优势,以淀粉为原料制成的可生物降解热塑性材料成为国内外研究人员的研究热点。主要综述了淀粉的结构和性质,淀粉的增塑方法,淀粉膜的制备方法,热塑性淀粉基功能性膜材料研究进展,并对热塑性淀粉基功能材料的研究内容进行了总结与展望。

赤泥基复合催化剂光催化降解罗丹明B的研究

以赤泥为原料,通过水热法负载g-C_(3)N_(4)或氧化石墨烯分别制备了7%g-C_(3)N_(4)/RM复合光催化剂和7%GO/RM复合光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、全自动比表面积及孔隙度分析(BET)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等表征研究了赤泥基复合光催化剂的基础属性和光吸收性能。以光催化降解罗丹明B作为特征测试评价了其光催化性能。结果表明,负载氧化石墨烯的赤泥基复合光催化材料对罗丹明B的降解率达到65.4%。紫外可见吸收光谱结果显示,负载GO的赤泥基光催化材料的吸收范围从570 nm拓宽到了大于800 nm,表明了复合物提高了对可见光的吸收,比负载g-C_(3)N_(4)的催化剂具有更好的催化活性。

微生物代谢组学在发酵食品研究中的应用

发酵食品是由微生物参与发酵进而改变食品风味以及营养成分的一类食品。微生物代谢组学作为代谢组学研究的重要领域,在分析发酵食品风味、筛选发酵食品菌种、监控发酵过程等方面发挥重要优势。该文综述微生物代谢组学的研究过程,总结微生物代谢组学技术在不同发酵食品中的应用,为进一步揭示发酵食品发酵原理,提高发酵食品品质、优化发酵工艺等研究提供新方法和新思路。

废弃塑料实现木塑复合材料的制备及其性能探究

目的基于桉木粉(Wood,W)和废弃聚乙烯塑料瓶(PE)实现木粉/PE复合材料(WPE)的制备,并对其性能进行探究。方法借助塑料注射成型机实现WPE的制备,通过外观分析、拉伸试验、TGA谱图、HalpinTsai模型分析和生物降解性研究WPE的性能。结果桉木粉在PE基体中能够实现良好分散,且当木粉质量分数为3%时,WPE的弹性模量和断裂伸长率分别为1.69 GPa和153%,此时WPE质量损失5%时的分解温度(t5%)和最大分解速率温度(tmax)分别提高了5.13℃和2.73℃。土埋320 d后,WPE的最大质量损失率为20.25%,远高于PE的质量损失率(2.35%),充分表明增加木粉可以显著提高木塑复合材料的生物降解性。结论借助注射成型法可成功实现WPE的制备,且木粉较佳质量分数为3%。

强化酒醅微生物对北方酱香型白酒风味影响的研究

由于南北方酿造环境不同,造就了南北酱香型白酒风味差异。通过向酱香酒醅中添加芽孢杆菌、丝状真菌、酯化酵母,经五轮次发酵后,对上中下三层酒醅进行五点取样,对酒醅样品进行16S和ITS测序并结合气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对酒样进行香味成分分析。结果显示,实验池中加入的3种微生物数量比对比池要高,说明加入的微生物可以在实验池中很好的存在。实验池蒸馏酒中乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸、乙酸乙酯、糠醛、2,3,5,6-四甲基吡嗪等风味物质含量较对照池有所提升。

超浸润木基生物质多孔材料用于油水分离研究进展

餐厨垃圾和工业废水中油和水的高效分离仍具挑战性。传统的油水分离技术主要包括重力沉降、离心、吸附、浮选和电化学等,存在着分离效率低、分离不彻底等问题。如何高效且低成本地实现油水分离已成为当前研究的热点。木材是一种可持续发展的生物材料,并且自身具有多级孔隙结构和丰富羟基官能团,其衍生物具备超浸润特性,因此其有望成为一种新型的油水分离材料。通过优化木材内部细胞孔径,对其进行超疏水或超亲水表面润湿性改性,进而促进木质基复合材料对油水混合乳液的物理化学过滤和吸附,最终实现废水中油污的有效去除。本文对油水混合物及含油废水的特性及危害进行了概述,并系统综述了具有超浸润特性(超亲水/水下超疏油、超疏水/超亲油)的木基多孔过滤膜和吸附材料用于分离含油废水的构建策略,概述了近年来具有超浸润特性的木基生物质多孔材料在油水分离领域的研究进展,并总结了这种材料存在的问题,展望了未来潜在的研究方向。

γ-戊内酯的制备及其在纤维素生物质转化方面的应用

γ-戊内酯是以木质纤维素生物质为原料制备的一种潜力巨大的平台化合物,它既可转化为高密度燃料、相关高分子材料以及其他高价值化学品,也可作为绿色溶剂促进木质生物质向其他高值方向转化。在化石能源日益紧俏、环境问题日益严重的今天,对γ-戊内酯进行深入研究显得尤为重要。但在实际生产中,仍存在产量低、除杂难等经济环保类问题需要解决。基于γ-戊内酯研究的最新进展,从γ-戊内酯的制备与应用两方面进行了论述,综述了生物质催化生产γ-戊内酯的研究进展,说明不同底物生产γ-戊内酯的理论基础与优缺点,并以贵金属和非贵金属催化剂为界,分类讨论了多种用于合成γ-戊内酯的催化剂。最后,结合γ-戊内酯在纤维素生物质转化应用方面的进展情况,探索了γ-戊内酯与其他相关有机物之间的制备关系,为γ-戊内酯的进一步开发利用提供了思路。

木质素/天然多糖复合材料的应用研究进展

近几年木质素与天然多糖化合物结合用于制备性能优异且成本低廉复合材料。综述了木质素与壳聚糖、海藻酸钠、淀粉及纤维素等不同天然多糖复合材料的制备过程,并对其在污水处理、药物控释、抑菌和抗氧化等方面的应用研究进行了分析,同时对木质素/天然多糖复合材料未来的应用前景进行了展望。

基于pH响应量子点实现防伪标签的开发及应用

本研究以木质素磺酸钠及柠檬酸为碳源,采用一步溶剂热法成功制备出木质素磺酸钠/柠檬酸复合碳量子点(CL/GQD)。借助傅里叶变换红外光谱仪、马尔文粒度测定仪、荧光光谱仪、紫外分析仪对其形貌、结构和性能进行了表征,并探究其在防伪领域的应用。实验结果表明,制备的CL/GQD粒径为39.7nm,且其表面含有丰富的官能团。当pH在7~9时,CL/GQD的荧光强度在400nm波长激发下达到了最大值,而当pH在10~12时,其荧光强度在380nm波长激发下取得最大值,上述结果表明CL/GQD具有良好的pH响应。将制得的复合碳量子点直接喷涂到书写纸上得到防伪标签,在自然光和365nm紫外光下可观察到明显的防伪效果,为防伪标签的研究提供了新的思路。

锂盐体系中生物质高效转化及利用研究进展

传统工艺在木质纤维生物质的转化利用中表现出较低的效率,极大地限制了生物质资源的高值化利用,而锂盐溶剂体系在木质纤维的高效转化及应用中显示出巨大潜力。本文介绍了锂盐溶剂体系的性质,综述了锂盐溶剂体系在木质纤维类生物质转化及利用过程中的研究进展,重点分析了在纤维素衍生物的制备、葡萄糖的高效转化、平台化合物的制备和生物炭的制备上的作用。同时,归纳了目前锂盐溶剂体系下木质纤维利用存在的问题,并对未来的研究方向提出了建议。