易剑
,
何婷
,
蒋智成
,
李建梅
,
胡常伟
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60718-9
研究了A1Cl3催化剂作用下,水热体系中玉米秸秆中半纤维素组分在温和条件下的选择性转化.详细考察了反应温度、反应时间和AlCl3用量对半纤维素选择性转化的影响.原料及反应后的固体残渣分别采用化学滴定、X射线衍射和扫描电镜进行表征.结果表明,140℃下反应1h可转化玉米秸秆中的大部分半纤维素,转化率为85.1％;而玉米秸秆中的绝大部分纤维素和木质素组分仍保留在固体残渣中,此时纤维素和木质素的转化率分别为10.7％和23.9％.半纤维素转化的主要液体产物为木糖,同时含有一些乙酸和糠醛.升高温度,将滤液进行进一步反应可促进木糖的转化.在水/四氢呋喃反应体系中,滤液的进一步反应有利于乙酰丙酸、甲酸和糠醛的生成.固体酸催化剂γ-Al2O3/SO42-的加入可进一步提高糠醛的收率.
关键词:
玉米秸秆
,
半纤维素
,
选择性转化
,
三氯化铝
,
糠醛
孙晓锋
,
景占鑫
,
王海洪
,
王广征
功能材料
以聚乙二醇（PEG）为致孔剂,利用自由基聚合法制备了具有多孔结构的半纤维素接枝共聚丙烯酰胺水凝胶,分别用FT-IR和SEM对水凝胶的结构和表面形态进行了分析;研究了水凝胶的pH值敏感性以及单体比例、PEG用量、PEG分子量和交联剂对溶胀率的影响;最后,以亚甲基蓝为模型药物研究了该水凝胶对药物的释放性能。实验结果表明,PEG为致孔剂,没有参与聚合反应;该水凝胶具有多孔结构以及优良的pH值敏感性,能够实现药物的控制释放,有望成为一种良好的药物载体。
关键词:
半纤维素
,
水凝胶
,
多孔
,
pH值敏感性
,
释药性能
邓卫平
,
张宏喜
,
薛来奇
,
张庆红
,
王野
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60923-8
高效转化来源丰富且可再生的木质纤维素制备化学品和燃料对建立可持续发展社会具有重要意义。木质纤维素利用的一条理想途径是将其主要成分纤维素、半纤维素和木质素在温和条件下高选择性地催化转化为关键平台化学品。本文综述了近年报道的有关纤维素、半纤维素和木质素或其模型分子中C–O键选择性活化生成葡萄糖、葡萄糖衍生物(包括葡萄糖苷、六元醇和葡萄糖酸)、木糖、阿拉伯糖和芳香化合物的新催化剂和新策略,阐述了决定催化性能的关键因素。本文还讨论了相关反应机理以深入理解C–O键选择性活化。纤维素由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成,通过水解反应,选择性切断这些糖苷键可以获得葡萄糖或其低聚物。鉴于葡萄糖在水热条件下不稳定,发展纤维素温和条件下水解的酸催化剂至关重要。众多研究表明,均相酸催化剂(如无机酸,杂多酸等)具有强Br?nsted酸,在该水解反应中显示高的催化活性。另一方面,拥有强酸性基团-SO3H的固体酸也表现出优异的水解糖苷键性能,但是-SO3H官能团易于流失,限制了这类固体酸催化剂的循环使用。最近研究显示,一些催化剂尤其是碳材料上引入能够与纤维素形成氢键的官能团时,其催化纤维素水解性能显著增强。设计合成这类具备酸性位和氢键位协同效应的稳定固体酸催化剂是纤维素水解转化的一个颇具前景的研究方向。以醇替代水为溶剂实施纤维素醇解制葡萄糖苷是高效活化糖苷键的有效策略。杂多酸被证实为该醇解反应的高性能催化剂。在相同反应条件下,醇解产物葡萄糖苷较水解产物葡萄糖更为稳定,因此可以获得高的葡萄糖苷收率。开发稳定可重复利用的固体酸催化剂是纤维素醇解的关键。耦合水解与加氢或氧化反应可以直接将纤维素转化为相对稳定且具有广泛用途的多元醇或有机酸。目前已有一系列双功能催化剂被报道,这些催化剂通常组合了具备水解功能的液体酸或固体酸和具备加氢或氧化功能的贵金属或过渡金属(譬如Ru, Pt, Ni和Au)。其中杂多酸盐或含有磺酸官能团的固体酸负载Ru或Au双功能催化剂显示出优异的生成六元醇或葡萄糖酸的催化性能。半纤维素由葡萄糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖等单糖单元通过糖苷键连接而成,糖苷键选择性活化可生成各种单糖混合物。硫酸可以有效水解半纤维素,但是同时也易于催化所生成的单糖深度转化为呋喃及其衍生物。较之硫酸,酸性较弱的有机酸特别是二元羧酸(例如马来酸、草酸等)具有较高的单糖选择性。固体酸如酸性树脂,分子筛等亦可催化半纤维素水解反应,但树脂类催化剂中官能团的流失问题有待解决。木质素是由含甲氧基等取代基的苯丙烷单元通过一系列化学键连接而成的复杂大分子,其芳香单元间包括β-O-4,α-O-4和4-O-5等三种主要连接方式,选择性切断这些C–O键可获得高附加值的芳香化合物。水解和氢解是两类普遍用以活化木质素及其模型化合物C–O键的反应。酸和碱均可催化木质素及其模型化合物水解,但是通常需要苛刻条件获取高转化率。近期研究显示,通过对木质素Cα-OH预氧化,再以HCOOH/HCOONa实施水解反应,可以成功实现温和条件下有机溶剂提取木质素及其模型化合物的高效转化。另一方面,均相金属络合物(如Ni, Fe和Ru)或多相负载型金属催化剂(如Ni, Cu, Mo, Pt, Ru, Pd或Ru等)均可有效催化木质素及其模型化合物中C–O键氢解,获得芳烃化合物。在部分多相催化剂体系中,除C–O键活化断裂外,还伴随芳环深度加氢反应,产生较多环己烷衍生物。因此,设计合成具备氢解功能同时抑制过度加氢功能的催化剂是获得芳烃化合物的关键。
关键词:
生物质
,
纤维素
,
半纤维素
,
木质素
,
碳-氧键活化
杜丛会
,
刘方方
,
王傲运
,
梁春冉
,
周欣艳
,
渠雪梅
硅酸盐通报
首次以粘胶纤维制备过程中产生的半纤维素碱液为原料,利用自由基聚合方法,制备了一种环保可降解半纤维素吸水树脂,并对其进行了结构表征.通过考察单体、引发剂用量对树脂吸水率的影响,确定最适宜反应条件.用合成的吸水树脂掺入水泥砂浆后制样,测其力学性能,结果表明,加入适量研制的树脂可大大提高水泥砂浆成型后的抗压强度.
关键词:
半纤维素
,
丙烯酸
,
吸水树脂
,
水泥
赵蒙蒙
,
姜曼
,
周祚万
材料导报
农作物秸秆是一类重要的可再生生物质资源,却长期未得到重视和开发利用；测定和分析其中的有用成分,有助于实现其环保化高附加值利用.研究了产于成都平原地区的水稻、小麦、油菜等几种农作物秸秆不同部位的主要成分,发现不仅秸秆种类,而且同一种秸秆的不同部位,其纤维素、半纤维素和木质素等主要成分含量都存在较大差异；杆部(直杆部位)纤维素含量较高,而穗部的半纤维素和木质素含量较高.其中,油菜秸秆中纤维素含量最高(杆部达52.99％),小麦秸秆次之(杆部达51.16％),且随部位不同差异明显,水稻秸秆中纤维素含量相对较低(杆部为39.69％)；小麦秸秆中半纤维素含量最高(穗部达28.41％),水稻秸秆次之(穗部为24.81％),油菜秸秆最低(油菜籽壳中为18.34％)；不同种类的秸秆中木质素含量不同,其中油菜秸秆(油菜籽壳中为22.06％)和小麦秸秆(穗部为23.89％)较低,而水稻秸秆含量较高(穗部为25.22％).通过对分析方法的建立,可快速得到不同秸秆及秸秆不同部位主要组分含量的信息,可用以指导组分的有效分离和高值化利用.
关键词:
秸秆组份分析
,
纤维素
,
半纤维素
,
木质素
肖青
,
万金泉
高分子材料科学与工程
通过实验制备了不同半纤维素含量的纤维,采用交叉极化结合魔角旋转技术13C核磁共振法、原子力显微镜、X射线衍射和傅立叶红外光谱研究了半纤维素对纤维超分子结构和孔隙结构的影响,讨论了纤维结构的变化与纤维润胀性能和成纸性能变化的关系.结果表明,高半纤维素含量的纤维具有疏松的表面结构,而低半纤维素含量的纤维由于原纤聚集尺寸的增加使得表面结构更加紧密.同时,高半纤维素含量的纤维具有较好的润胀性能和成纸性能.
关键词:
半纤维素
,
原纤
,
聚集
,
润胀性能
,
成纸性能
杨静仪
,
周雪松
高分子材料科学与工程
以传统稀碱抽提法从农业废弃物——玉米芯中分离出的半纤维素为原料,采用原子转移自由基聚合方法(ATRP),通过控制反应条件,将具有温度响应特性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和交联功能单体二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDG)引入上述聚合物侧链中,制备出具有PN IPAM链段和不饱和双键封端侧链的半纤维素衍生物,经紫外光辐照交联成功制备出新型半纤维素基水凝胶.研究结果表明,这种半纤维素基水凝胶具有显著的温度负响应特性.此外,水凝胶的温度响应特性以及溶胀/消溶胀行为还受到聚合物的交联度、接枝共聚物原料组成以及功能单体添加量等因素的影响.
关键词:
原子转移自由基聚合
,
半纤维素
,
水凝胶
,
N-异丙基丙烯酰胺
,
温度响应
