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1、科研工作汇总,Cellulose From Wheat Straw Low-dimensional Structures of PANI Helical Structures Others,Contents,1.Cellulose From Wheat Straw,Bleached cellulose,半纤维素(hemicellulose) 半纤维素是指植物纤维原料中非纤维素碳水化合物这样一群物质的总称。或半纤维素是除纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖。,木素(lignin) 木素是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联结构成具有三度空间结构的芳香族高分子化合物。,综纤维素 (Holocellu
2、lose),秸秆的主要组分,1.草类原料的灰分与组成,秸秆的次要（少量）成分,2.蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等。 含量：乙醚抽出物含量一般低于1%。而苯-醇抽出物含量较高，一般为36%，有 的高达8%,3. 果胶：主要是由 (14)连接的D-半乳糖醛酸或他们的甲酯组成。存在于陆生植物的细胞壁中，主要由甲酯组成的甲酯果胶很易溶于水。也存在非甲酯酸，它们的分子中通常含有L-阿拉伯糖，D-木糖， L-岩藻糖和L-鼠李糖，L-鼠李糖有时还存在于糖醛酸主链中。,Structure of cellulose microfibrils,Fig.1.Scheme of the arrangement
3、cellulose microfibrils and cellulose chains in the epidermal fiber.,Structure of cellulose microfibrils,Structure of cellulose microfibrils,Hui Yu, Ruigang Liu , Dawa Shen , Zhonghua Wu , Yong Huang . Arrangement of cellulose microfibrils in the wheat straw cell wall Carbohydrate Polymers 72 (2008)
4、122127,纤维素获得途径,Lignin monomeric units,木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。木质素主要位于纤维素纤维之间， 起抗压作用。,木质素,Traditional Method for delignification,SEM micro-picture of isolated cellulose from rice straw,Minimum NH4OH,IR of isolated cellulose from rice straw,高沸醇溶剂法制备纤维素与木质素的主要反应过程是木片或其他植物原料在高沸醇溶液
5、中加热或催化剂作用下半纤维素发生水解、断裂,木质素溶入高沸醇溶剂而与纤维素分离。,Extraction of lignin by high boiling solvents,Experiments,FT-IR,Experiment FT-IR,L to R: 高沸醇滤液；秸秆抽提液；蒸煮一次滤液：两次滤液：三次滤液。,Residue of prepared by HBS,Wheat Straw Paper,木质素的微生物降解,微生物进攻木质素的外部暴露面，酶促反应导致这些区域发生降解。,愈创木基和丁香基亚单位上的甲氧基脱甲基化，形成邻苯二酚。,酶进一步攻击，芳环打开，生产脂族羧酸。,LiP P
6、ing-Pong mechanism,LiP Ping-Pong mechanism,how a mediator work with a lignin peroxidase,MnP,Lac,The radical produced then initiates decomposation of lignin by a variety of processes,Steam Explosion,小结,1、用传统方法（酸碱技术）可以有效去除秸秆木质素，但仍需进行系统表征； 2、用高沸醇工艺可以实现木质素、半纤维素和纤维素的分离； 3、微生物技术可望具有显著的优势； 4、下一步重点发展蒸爆技术和微生
7、物降解控制等环保化技术路线。,2. Low-dimensional Structures of PANI,形貌表征掺杂酸种类,一维手性聚苯胺的合成与表征,CSA,TSA,HCl,d外=200500 nm d内=50150 nm,d外=100500 nm d内=20300 nm,d外=50 nm d内=0 nm,nacid/nANI=1/4,一维手性聚苯胺的合成与表征,形貌表征 APS用量,nAPS/nANI,0.8,1.2,2.0,1.5,nAPS/nANI=1.2 合成聚苯胺纳米管/纤维的最佳条件,一维手性聚苯胺的合成与表征,形貌表征搅拌速度,static state,gent state,
8、vigorous state,CSA用量,nCSA/nANI,1,1/2,1/8,1/4,nCSA/nANI1/8,Before reaction,40 seconds,7 minutes,Using freeze-fracture erectron microscopy(FFEM),Optical microscopy observation of micelles,8 Hours (PANi bottle green),矩形截面纳米管形成机理分析,10min,30min,90min,结构表征XRD分析,19.2 -PANI主链平行的100面 25.4-PANI主链垂直的110面 15.2-
9、PANI分子链取向 6.2 主链上掺杂剂和N原子呈周期排列,?,低维结构聚苯胺的电磁学特性研究,原位合成工艺放大试验,7.5倍,VANI (mL),nCSA/nANI,15倍,1/8,1/2,d=200 nm,放大试验具有可行性,1/4,1/4,15倍,15倍,小结,1、多种乳化剂条件下可以制备聚苯胺低维结构，并可通过条件控制调控产物结构； 2、其生长机理尚未找到令人满意的模型，值得深入研究； 3、拟通过生长过程的定点控制、原位检测和胶束冷冻相结合，开展聚苯胺低维结构生长机理的研究； 4、进一步探索聚苯胺低维结构电磁波损耗机理研究。,3. Helical Structures,Previous
10、ly Nanohelix,a,d,b,c,反应温度：260,Micro-helix carbon fibers,Thermocouple (ferroalloy) Powder of Ni,SEM image of micro-helix carbon fibers,Catalyst,20min,a,5min,Atom-Resolved Imaging of Dynamic Shape Changes in Supported Copper Nanocrystals,P. L. Hansen et al. SCIENCE VOL(295 )15 MARCH 2002,Catalyst,Ar H
11、2,TEM images showing the shape of Cu nanocrystal.,UV-vis spectra of D-CSA doped PANI,UV-vis spectra of L-CSA doped PANI,Electromagnetic loss behaviors of chiral PANI,厚度为2.0mm,厚度为2.5mm,Microwave absorption behaviors of chiral PANI,小结,1、通过控制催化剂前驱体分解温度粒径、气氛等条件，可以制备不同结构和形貌的螺旋纤维； 2、螺旋纤维通过纳米铜粒子催化剂吸附并配位催化乙炔，以聚合方式生长。 3、吸附气体诱导催化剂晶面重构，导致聚合物不对称生长可能是螺旋结构形成的基本机制； 4、手性螺旋结构聚苯胺具有比非手性聚苯胺更好的吸波性能； 5、下一步重点： 不同尺度聚合物螺旋结构的控制制备、生长机理及其电磁波作用机理； 带状纳米结构值得深入研究。,