木质素基纳米颗粒的制备及应用研究进展

木质素纳米颗粒的制备为木质素的高价值化应用开辟了新的途径。基于近几年国内外最新研究进展,概述了木质素纳米颗粒的主要制备方法,包括反溶剂滴加法、二元乳化法、溶剂交换法和高效蒸发法等,分析了其在纳米载体(贵金属载体、药物运输载体、药物缓释剂)和纳米填料(紫外线吸收剂、水凝胶基体、稳定助剂)等领域的应用前景,为木质素纳米颗粒的可控制备及高值化应用提供理论基础。

木质素纳米颗粒制备及其在水凝胶材料中的应用研究进展

木质素作为可再生天然芳香性高分子生物质资源受到人们越来越多的关注,对木质素高值化利用的研究在不断深入。木质素纳米颗粒(LNP)的制备与应用是实现木质素高值化利用的有效途径,木质素具有环境和生物相容性好、价格低廉且资源丰富等优点,但其固有的异质性、颗粒尺寸较大和分散性差的问题阻碍其应用,木质素纳米化可实现颗粒尺寸大小和形态的可控,LNP的比表面积和表面功能位点增加,相比原始木质素,抗氧化、抗紫外线等能力得到进一步增强,具有广泛的应用前景。本文对LNP的制备以及在水凝胶材料中的应用进行了综述,并对未来发展进行了展望。

木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料的制备及其电化学性能

以木质素纳米颗粒(LNPs)负载的天然纤维复合材料为研究对象,利用KOH活化的方法对其进行处理制备生物质基复合多孔活性碳纤维电极材料。随后在三电极体系中对合成的复合多孔活性碳纤维电极材料进行了电化学性能测试。研究表明,在0.5A/g的电流密度下,KOH活化的复合碳纤维电极材料的比电容为351.13F/g,远高于相同条件下未活化的复合碳纤维电极材料的比电容(7.88F/g)和未负载LNPs的天然纤维基活性碳纤维材料(306.50F/g)。而且在活化过程中,负载在纤维表面的LNPs会形成多孔的活性碳层结构,这会进一步提高复合活性碳纤维材料的循环稳定性,同时LNPs中丰富的羟基赋予复合材料额外的赝电容。在10A/g的电流密度下经过10000次循环后,复合活性碳纤维电极材料的电容保持率仍然为95%,高于未负载LNPs的活性碳纤维电极材料的电容保持率87%。结果表明,木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料是一种理想的电极材料,本研究也为LNPs在生物质碳纤维作为储能电极材料的高值化应用提供了一条新途径。

木质素纳米颗粒的可控制备及应用进展

木质素纳米颗粒兼具纳米粒子和木质素分子的结构特性,具有广泛的应用领域。本文综述了木质素纳米颗粒的机械法(包括高压均质法、超声波法、组合法)、纳米沉淀法(包括自组装法、酸沉淀法、透析法)、界面交联与乳液法和生物法的制备方式,并介绍了木质素纳米颗粒在抗菌剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、药物运输载体、纳米填料、催化和传感等方面的应用进展,展望了木质素纳米颗粒的发展方向。

太阳光催化木质素制备银纳米颗粒

以蔗渣制浆黑液木质素为原料,制备出可稳定分散在水溶液中的木质素纳米颗粒,再以木质素纳米颗粒为还原剂和稳定剂,在太阳光的催化下,将Ag +还原成形貌、粒径均一的银纳米颗粒(AgNPs)。研究显示:AgNPs最佳制备工艺为AgNO 3 浓度25 mmol/L、木质素纳米颗粒悬浮液质量浓度100 g/L、光照时间10 min,光照强度(900±100) W/m 2 ,此条件下制备的AgNPs直径为15.3 nm。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及元素面分布等结果表明AgNPs被木质素包裹着,木质素上的电负性基团赋予AgNPs表面丰富的负电荷,其Zeta电位为-24 mV,由于双电层的排斥作用,阻碍了AgNPs的聚沉,使得AgNPs能够在水溶液中稳定存在。

木质素基超疏水涂层的制备及其应用性能研究

超疏水涂层由于其广泛的应用前景,近年来备受关注。然而,利用天然聚合物制备超疏水材料和超疏水涂层仍然缺乏一种简单、经济的方法。本文通过取代反应制备了超疏水性木质素-PFTEOS粉体。由于该粉体与基体无关的特性和优异的超疏水性,可用于各种基体制备超疏水性涂层。所制备的涂层疏水性极强,水接触角最高可达169°,同时具有良好的耐摩擦、耐酸碱、耐盐性能和较好的耐腐蚀性能:经砂纸摩擦循环20次或在1 mol/L HCl、0.20 mol/L Na OH和1 mol/L Na Cl溶液中浸泡30 min后,涂层仍保持超疏水性能,且接触角大于150°。这种低成本、可降解和可扩展的木质素基涂层在不同领域具有巨大的应用潜力,并为碱木质素的增值利用提供了一种简单的方法。

天然纤维/木质素纳米颗粒制备高性能多孔碳纤维电极

以天然纤维为载体,利用溶剂交换法将木质素纳米颗粒(LNPs)负载到纤维表面制备碳纤维电极材料,研究碳纤维材料的形貌、比表面积、热稳定性、结晶性能、表面电荷和电化学性能。结果表明:在LNPs与纤维的初始质量比为1︰10时,电极材料比电容最大,为7.88 F/g,远高于未负载LNPs的电极材料比电容值(0.60 F/g);在经过10000次的循环测试(10A/g)后,电容保持率高达93%。研究表明LNPs可有效提高复合碳纤维电极材料的比表面积和碳含量,为木质素在能源领域中的高附加值利用提供了新途径。

纤维对透水沥青混合料水稳定性的影响分析

为有效提高透水沥青混合料的水稳定性,研究了纤维对透水沥青混合料的影响。通过在透水沥青混合料掺加0、0.30%、0.35%、0.40%、0.45%及0.50%的玄武岩纤维和木质素纤维,进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,研究纤维种类和掺量对透水沥青混合料水稳定性能的影响。试验结果表明:木质素纤维能够提高沥青混合料的稳定度及残留稳定度,当掺量为0.40%时,残留稳定度最好;玄武岩纤维对沥青混合料冻融劈裂强度的影响比木质素纤维明显,当掺量为0.35%时,沥青混合料的冻融劈裂强度最佳。

酸性水溶助剂对竹屑组分分离的研究

研究酸性水溶助剂对甲苯磺酸(p-TsOH)对竹屑组分分离及制备单糖、木质素纳米颗粒和糠醛的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对竹屑分离前后物理化学结构进行分析,采用透射电镜(TEM)对木质素纳米颗粒进行分析。研究结果表明:在p-TsOH质量分数为55%、温度90℃和120 min条件下,木聚糖和木质素去除率分别为82.72%和82.16%,而纤维素保留率高达87.3%,预处理物料酶解72 h的葡萄糖得率达96.4%;预处理后分离得到的滤液采用缓慢加水稀释沉淀法得到木质素纳米颗粒(平均粒径为69.33 nm)后,再采用真空蒸发浓缩后于170℃、5 min下反应制备糠醛,糠醛得率为78.5%。物料衡算结果表明:1000 g绝干竹屑可以得到426.6 g可发酵性单糖(其中葡萄糖390.9 g,木糖35.7 g),217.1 g木质素纳米颗粒和85.4 g糠醛。