一步法从六种未经预处理的生物质木质纤维素中制备含木质素的纳米纤维素

Production of lignin-containing nanocellulose from six types of unpretreated lignocellulosic biomass by a one-step process

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含木质素的纳米纤维素(LCN)在制备高性能生物基材料方面具有巨大潜力,而合适的原材料可以以更经济的方式生产LCN.因此,对六种生物质木质纤维素(构树皮、毛竹、藤材、轻木、杨木和杉木)的形态、化学成分和超分子结构进行分析研究,并利用草酸二水合物(OAD)对其直接水解制备 LC N.结果表明,构树皮是一种富含纤维素的天然原料,纤维素含量极高,木质素含量低,纤维素链连接松散。与其他五种生物质木质纤维素相比,使用OAD在不经任何预处理水解构树皮制备的LCN产率更高,粒度分布更均匀,粒径更小;且从构树皮中提取的LCN具有更高的结晶度和热稳定性。LCN的产率很大程度上取决于原料纤维素的含量,原料纤维素含量越高,LCN产率越大;当纤维素含量为 75.9%时,LCN产率可超过50%;细长柔软的木质纤维原料会使所制备的LCN的粒度较小且分布均匀。该研究结果表明,与其他木质纤维原料相比,未经任何预处理的构树皮是一种有利于高产LCN的原料,这为利用OAD水解法从未经预处理的构树皮中高效、高产地制备LCN提供了一种经济可行的方法。

Lignin-containing nanocellulose(LCN)shows great potential in the fabrication of high performance bio-based materials,and suitable raw materials may achieve the production of LCN in a more economical approach.Therefore,in this study,the morphology,chemical and supramolecular structure of six types of lignocellulosic biomass(Broussonetia papyrifera bark,moso bamboo,rattan,balsa wood,poplar wood and fir wood)were analyzed for the production of LCN by using pure oxalic acid dihydrate(OAD).The results revealed that BPBs is a natural available cellulose-rich materials with extremely high cellulose content,low lignin content,and loosely connected cellulose chains.Compared with the other five types of lignocellulosic biomass materials,the hydrolysis of BPBs without any pretreatments by using OAD produced higher yield of LCN with much more uniform size distribution and smaller size;LCN from BPBs had higher crystallinity and thermal stability than that from the other five lignocellulosic biomass.The higher yield of LCN depended largely on the higher cellulose content of raw materials.When the cellulose content is 75.9%,the LCN yield can be more than 50%.The LCN prepared from slender and soft wood raw material exhibited smaller particle sizes with uniform distribution.The finding in this study indicated that Broussonetia papyrifera bark without any pretreatment was a favored material for high yield production of LCN compared with the other woody materials,which provided a economically realizable method on the efficient and high yield production of LCN from unpretreated BPBs by using OAD hydrolysis.

王又梅;王珊;向璐;娄梦珠;齐锦秋;姜永泽;谢九龙;

四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;四川农业大学林学院,四川 成都 611130##四川省教育厅木材工业与家具工程重点实验室,四川 成都 611130;

第九届中国林业学术大会

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