ZnCl_(2)水合熔盐溶剂的开发及其对甲壳素的溶解

设计合成了一种绿色的氯化锌(ZnCl_(2))水合熔盐溶剂用于甲壳素的溶解及功能材料的制备。通过对比甲壳素原料和再生甲壳素的结构变化,表明以ZnCl_(2)·5H_(2)O为溶剂,能够在50℃下实现甲壳素的快速溶解,甲壳素的溶解度最大可达4%(甲壳素与溶剂的质量比)。在此基础上,利用该溶剂成功实现了从甲壳素原料到甲壳素凝胶材料的一步法制备。该甲壳素水凝胶的柔韧性、导电性和抗冻性良好,在可穿戴智能传感器的应用中展现出优异的肢体运动和面部表情检测性能,在柔性可穿戴电子设备领域具有广阔的应用前景。

两相水合熔盐体系中杂交狼尾草水解制备糠醛和乙酰丙酸

以杂交狼尾草为原料,先经甲苯-乙醇抽提,在硫酸浓度为0.05 mol/L的酸性溴化锂溶液中,加入邻苯二甲酸二乙酯为有机相,形成溴化锂水合熔盐-邻苯二甲酸二乙酯两相体系,将原料置于两相体系中水解反应制备糠醛和乙酰丙酸。考察了温度、酸浓度、反应时间、有机相体积等工艺条件对糠醛和乙酰丙酸得率的影响。实验结果表明:以硫酸浓度0.05 mol/L的酸性溴化锂溶液为反应体系,抽提后的狼尾草与酸性溴化锂溶液的固液比1∶20(g∶mL),加入的有机相邻苯二甲酸二乙酯体积为20 mL,1 g抽提后的狼尾草为原料,在反应温度160℃,反应时间120 min的条件下反应,糠醛得率达到65.17%,乙酰丙酸得率为10.48%;在相同条件下,酸性溴化锂溶液30 mL,有机相体积为10 mL时,糠醛得率为60.74%,乙酰丙酸得率最高达41.30%。超过80%糠醛溶解于有机相,超过90%乙酰丙酸溶解于水合熔盐相,该工艺可实现糠醛和乙酰丙酸的同时制备与有效分离,能有效降低生产成本、缩短工艺流程,为木质纤维素类生物质同步制备糠醛和乙酰丙酸提供借鉴。

氯化镁熔盐水合物的电化学性质研究

熔盐水合物一般是指水盐物质的量比小于或等于阳离子水合数或配位数的无机盐熔体,对其性质进行研究有助于深入了解无机盐结晶水合物的脱水过程和脱水机理。测定了不同组成的MgCl_(2)-H_(2)O体系以液态存在的最低温度及其在不同温度下的电导率,并采用循环伏安法研究了MgCl_(2)-H_(2)O体系和MgCl_(2)-KCl-H_(2)O体系的电化学性质。结果表明:在相同温度下,MgCl_(2)-H_(2)O体系稀溶液的电导率随着含水量的降低先增大后逐渐减小,当含水量相同时,MgCl_(2)-H_(2)O体系电导率随着温度的升高逐渐增大;在浓溶液和熔盐水合物中,相同温度下电导率随着含水量的降低逐渐减小;对于MgCl_(2)-H_(2)O体系,当达到氧化或还原电位时,阳极和阴极电流均随着含水量的增加而明显增大;在MgCl_(2)熔盐水合物中加入KCl后,熔盐水合物体系中Cl-浓度增大,Cl-置换了水合镁离子中的部分水分子,使氢的还原更加容易;在MgCl_(2)·6H_(2)O脱水过程中,Cl-的加入可以抑制MgCl_(2)·6H_(2)O水解反应的发生,从而更有利于MgCl_(2)·6H_(2)O的脱水。

基于熔盐水合物预处理的木质纤维生物质精炼研究进展

熔盐水合物(molten salt hydrate,MSH)具有易制备、成本低、沸点高、蒸汽压低、环境友好等特点,在木质纤维生物质精炼领域展现出广阔的应用前景。本文主要综述了MSH预处理技术在木质纤维生物质组分分离及高值化利用方面的研究进展,并总结了MSH预处理技术在目前木质纤维生物质精炼研究发展中存在的不足及未来的发展方向,以期为木质纤维生物质的精炼研究提供借鉴。

酸性熔盐水合物预处理麦秆高效制备木糖及其对酶解效率的影响

秸秆预处理的目的是提高组分拆解以及酶解效率。本研究提出一种绿色温和、可循环使用的酸性熔盐水合物预处理农业秸秆的方法,能实现小麦秸秆中半纤维素的选择性拆解并定向解聚为木糖,同时保持较高的纤维素保留率。预处理体系以氯化锌熔盐水合物为溶剂协同酸作催化剂,研究了反应温度、反应时间与硫酸浓度对组分拆解效率的影响,最优反应条件为:温度97℃,时间19.0min,硫酸质量分数3.3%。在此条件下木糖得率达到90.85%,纤维素保留率为85.87%。将预处理后残渣经过酶水解72h后,葡萄糖酶解得率最高可达77.81%。此外,还研究了该体系中氯化锌的循环利用情况,5次循环利用后,在保持氯化锌固体较高回收率的情况下(质量分数为80%),预处理木糖得率达87.69%,依然表现出良好的预处理效果。

熔盐水合物选择性水解纤维素制备葡萄糖

针对目前熔盐水合物(MSH)对纤维素的溶解、水解机理尚不明确这一问题,本文系统地研究了纤维素在Li^(+),Na^(+),K^(+),Zn^(2+)阳离子及Cl^(-),Br^(-),I^(-)阴离子所组成的MSH中水解的情况,筛选出对纤维素水解效果最佳的熔盐——LiBr,并研究了体系酸性对水解的影响规律.结果表明,MSH中阳离子Na^(+)和K^(+)在水中的有限溶解度导致没有足够的阳离子与纤维素中的氧原子配位,无法为糖苷键断裂提供足够的路易斯酸;MSH中的阴离子Cl^(-)的电负性不足以与纤维素中的羟基形成足够的新的氢键,纤维素溶解度不足导致水解效果较差.在非酸化体系中,130℃,5 h的反应条件下,纤维素在LiBr熔盐体系内可以被选择性水解为水溶性低聚糖和葡萄糖单糖,收率分别为57.2%和29.0%.在酸性环境下,MSH能有效催化纤维素糖苷键断裂,质量分数0.01%(HCl)LiBr熔盐体系于100℃水解纤维素30 min后,产物以寡聚葡萄糖为主,聚合度在4~13之间.酸性的提升可以提高糖苷键的断键效率;质量分数0.1%(HCl)LiBr在100℃,30 min条件下水解纤维素,葡萄糖得率可以达到90.9%.

酸性熔盐水合物解聚木质素及其改性酚醛泡沫的性能研究（英文）

利用无机离子液体(酸性熔盐水合物)实现了木质素的有效降解,并将其应用到改性酚醛泡沫的研究中。研究表明:木质素可被有效降解,重均相对分子质量从3 900降为1 600,分散系数也明显降低,从4.10降为1.78,从而可提高木质素改性产品的稳定性和重现性。另外,木质素解聚后,酚羟基含量大大提高,从而可以增强木质素的反应活性,也为提高木质素的利用度奠定了基础。通过解聚木质素改性酚醛泡沫的研究发现:木质素的取代量为30%时,木质素酚醛泡沫总体性能较好,其压缩强度为235 kPa,氧指数为38.1%,导热系数0.028 W/(m·K),属难燃型高效保温材料。

熔盐水合物处理对生物质基多孔碳材料电化学性能的影响

本研究以速生杨木边材木片为原料进行自水解预处理,将无机熔盐水合物和自水解预处理后的杨木片(APW)加入盐酸溶液中浸渍,经冷冻干燥、碳化、酸洗、水洗及干燥后得到木质生物质基多孔碳材料。探究了APW的不同无机熔盐水合物活化处理对多孔碳材料物理结构性能的影响,测试了将其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,在盐酸溶液中,无机熔盐水合物ZnCl2和ZnCO3活化处理均有利于提高木质生物质基多孔碳材料的电化学性能,且前者比后者的作用效果更强,ZnCl2活化处理制备的木质生物质基多孔碳材料无序结构更多;当用作超级电容器中的电极材料时,活化剂总质量一定,以ZnCl2和ZnCO3组合制备的多孔碳材料的电化学性能更具有优势,在0.2 A/g电流密度下,所制备的电极材料质量比容量可达到143.20 F/g;在2.0 A/g电流密度下,其循环5000次的电容保持率为99.90%;另外,在10 mV/s的扫描速率下,其循环伏安曲线保持了良好闭合的近似矩形形状。

常压/低压湿空气催化氧化氯乙酸降解机理

利用无机熔盐水合物的温升效应,考察了氯乙酸废水在常压/低压下湿空气催化氧化降解效果,分别探讨了催化剂种类、反应温度、反应时间对氯乙酸和COD(化学需氧量)去除率的影响,并对反应机理进行了初步探讨。结果表明,在CaCl_(2)·2H_(2)O熔盐水合物中CuCl_(2)对氯乙酸的降解效果最佳,在200℃和0.35MPa条件下氯乙酸去除率可达97.2%,COD去除率可达90.7%。通过自由基抑制实验和中间产物分析推测反应机理为:在羟基自由基的协同催化下,氯乙酸依次降解为羟基乙酸、二羟基乙酸、甲酸、CO_(2)和水。