竟博官网|王者荣耀伽罗吞下白色液体|拆分“木块”他们让木质纤维素“物尽其用”

发布时间 :2024-06-142024-09-03 jbo竞博APP官网是顶级信誉平台化学集团

  推开实验室的大门ღ★,《中国科学报》记者看到中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)研究员王峰团队成员正在忙着拆分“木块”王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ★。木片在他们手中快速分离成一瓶瓶纤维状物品ღ★。这些物品会像变魔术一样被加工成织物纤维等竟博官网ღ★,有望广泛应用于日常生活ღ★。

  拆分“木块”这件事竟博官网ღ★,王峰团队已经做了不止11年ღ★。“木块”其实是指木质纤维素王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ★,主要由纤维素ღ★、半纤维素和木质素(以下简称三素)组成ღ★。高质量分离三素以获取规模化利用的原料ღ★,是这些“木块”作为可再生化工原料供下游转化使用的关键ღ★。

  针对木质素分离中易发生低值化自缩合等难题ღ★,近日ღ★,王峰团队研发了催化木质素芳基化的三素分离(CLAF)技术ღ★。该技术采用催化反应手段ღ★,解决了木质纤维素绿色精炼过程中三素高效分离并高值化利用的难题王者荣耀伽罗吞下白色液体王者荣耀伽罗吞下白色液体竟博官网ღ★。相关成果5月29日发表于《自然》ღ★。

  “木质素与生物质中的其他两个组分相比ღ★,最显著特点是结构特别复杂ღ★、利用很不充分ღ★、研究手段相对匮乏ღ★。但是ღ★,想要解决生物质的问题竟博官网登录ღ★,ღ★,木质素的转化和利用是一个绕不开的坎儿竟博官网ღ★,总要有人去攻克王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ★。”王峰告诉《中国科学报》ღ★。

  木质纤维素广泛来源于可再生植物资源ღ★,如木材竟博官网ღ★、竹材ღ★、秸秆等ღ★。从微观层面看ღ★,木质纤维素由3种组分构成疏水性的木质素ღ★,亲水性的半纤维素ღ★、纤维素ღ★。纤维素分子交织成束ღ★,分散于半纤维素和木质素组分中ღ★,类似于钢筋混凝土的结构王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ★,在植物生长中发挥支撑和保护作用竟博官网ღ★,但也导致这3种组分难以通过物理方式分离ღ★。

  通过酸ღ★、碱ღ★、有机溶剂等化学处理方式ღ★,可实现这3种组分的部分分离ღ★,但通常只能利用其中的一种或两种组分ღ★,难以实现三素的高值化利用ღ★。

  “木质素在反应过程中容易发生自身缩合ღ★,即不可控地形成分子间和分子内的碳碳键交联ღ★。这是天然木质素的本征化学特性ღ★。就像五六岁的小孩王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ★,充满好奇ღ★、调皮是其本性ღ★,而对木质纤维素来说ღ★,木质素在反应过程中容易自缩合也是本性ღ★。”论文第一作者李宁介绍说ღ★。

  针对上述问题ღ★,大多数研究人员都会想到抑制木质素自身发生碳碳键缩合的策略ღ★,以此促进木质素利用ღ★。“比如ღ★,在木质素研究领域ღ★,2016年和2020年分别发表于《科学》的文章体现的都是这种思路ღ★,通过化学改性ღ★、催化还原解聚等方式稳定木质素组分ღ★,减少自缩合反应的发生ღ★。但在研究过程中ღ★,木质素的自缩合不一定是纯粹的弊端ღ★。我们觉得利弊是相对的ღ★,不存在绝对有利的反应或绝对有害的反应ღ★。”李宁告诉《中国科学报》ღ★。

  此前ღ★,王峰在木质素研究中曾提出“声东击西”的催化转化方法竟博官网ღ★,通过对木质素待解聚结构的邻位基团进行修饰jbo竞博电竞官网ღ★!ღ★,促进木质素解聚ღ★。这种“借力打力”的想法在后续木质素研究中起到了至关重要的作用ღ★。

  针对缩合反应ღ★,团队打开了另一条思路ღ★。“我们想到不抑制缩合反应ღ★,反其道而行之ღ★,因势利导地促进缩合ღ★,把不利变为有利ღ★。”王峰介绍说ღ★。

  木质素的自缩合反应从化学上可归为芳基化反应ღ★,而芳基化反应本身不是一件“坏事”ღ★。与其采用“堵”的方法抑制木质素缩合ღ★,不如利用木质素结构中存在自缩合反应位点的优势ღ★,解决芳基化反应选择性的问题ღ★。

  因此ღ★,该团队“因势利导”引入与木质素结构类似且具有高亲核活性的酚类化合物ღ★。在分离过程中ღ★,酚与木质素发生选择性芳基化反应ღ★,阻止木质素无序自缩合反应ღ★。木质素芳基化改性后ღ★,溶解性显著提高ღ★,可与纤维素ღ★、半纤维素组分高效分离ღ★,同时保留了自身活性芳基醚结构ღ★,更有利于后续催化解聚ღ★。

  该CLAF技术以木质纤维素为原料ღ★,以高品质溶解浆ღ★、半纤维素糖ღ★、木质素双酚/聚合材料等为重要出口ღ★。其中ღ★,溶解浆中纤维素纯度高达95%以上ღ★,可替代棉花ღ★,作为纺织原料ღ★、药辅原料等ღ★;半纤维素糖可用于功能性糖ღ★、糠醛及其衍生物等重要平台化合物的生产ღ★,将有效拓宽半纤维素原料来源ღ★;木质素双酚及寡聚酚ღ★,虽暂无规模化应用ღ★,但现阶段的研究结果已经展现出其替代石化基双酚A(BPA)的巨大潜力jbo竞博·电竞appღ★。

  作为热固性聚合物和热塑性聚合物的重要前体ღ★,木质素基双酚有望在涂料ღ★、胶黏剂ღ★、通用塑料和工程塑料领域提供可再生和环境友好的产品方案ღ★。

  据介绍ღ★,该研究通过三素分离新方法得到的原料可以降低相关产业对化石资源的依赖ღ★。结合我国可再生资源的整体分布趋势ღ★,发展基于本地资源的生物质转化技术迫在眉睫ღ★,而CLAF技术可充分利用不同地区的生物质原料ღ★,推动相关产业本土化发展ღ★。

  今年是李宁来到大连化物所从事博士后研究工作的第五年ღ★。在很多人看来ღ★,这段经历并不算短ღ★,但李宁却“意犹未尽”ღ★。“博士毕业时导师就跟我说过ღ★,要把眼光放长远ღ★。所以在大连化物所入站后ღ★,我更多是享受科研的过程ღ★,也增长了许多见识ღ★。”

  王峰作为导师ღ★,给予了李宁很多帮助ღ★。他一再强调ღ★,一定要务实地思考科学问题ღ★,从市场需求出发ღ★,把握大方向ღ★,不能为了发文章而发文章ღ★,也不能闭门造车ღ★,要掌握好自己的科研节奏ღ★。王峰还给每个团队成员都提出了不同的发展路径ღ★,使他们在团队内都能作出应有的贡献ღ★。

  投稿过程中ღ★,审稿人提出补充两种新型双酚毒性研究数据的建议ღ★。团队一方面赞叹审稿人的专业ღ★,另一方面也担忧新补充的毒性结果可能并不完美ღ★。这两种双酚的优势是成本低ღ★,但从双酚结构与毒性构效关系上推测ღ★,毒理安全性可能会下降ღ★。李宁一开始犹豫是否一定要按照审稿人的建议补充结果ღ★。

  李宁还记得当时王峰说过的一句话ღ★:“不可能所有的实验结果都与理想的预期完全一致ღ★,只要是真实ღ★、可靠的数据就好ღ★。有时候不理想的结果反而是更有意义的结果ღ★。”

  在中国科学院院士ღ★、中国科学院生态环境研究中心研究员江桂斌团队的支持下ღ★,补充的双酚毒理测试一个月就完成了ღ★。虽然严谨的测试数据并不“好看”ღ★,但实验结果让团队对双酚毒理的构效关系有了更深入的认识ღ★。幸运的是ღ★,这份数据提交给审稿人没多久ღ★,团队就收到同意接收论文的邮件ღ★。

  李宁事后总结说ღ★:“我们可能不必为了投高影响力期刊ღ★,就一味追求完美的数据JBO竞博·中国官方网站ღ★,ღ★,论文不管被哪个期刊接收ღ★,研究内容是没有变化的ღ★。我们更希望看到自己的研究内容和学术观点被大家认可ღ★。”

  未来ღ★,团队希望尽快实现产业中试ღ★。“我国去年进口了300多万吨溶解浆ღ★,进口依存度接近90%ღ★;木糖和糠醛类产品的市场需求量有50多万吨ღ★;BPA的国内需求约400万吨ღ★。木质纤维素下游产品市场是明确的ღ★,现在主要的问题是如何经济ღ★、绿色地实现CLAF技术ღ★。在这条路上我们还需要做很多jbo竞博全站ღ★,比如在木质纤维素原料筛选ღ★、反应过程减碳竟博官网ღ★、催化剂和反应器设计ღ★、产品纯化分离等方面还需持续创新ღ★、不断突破ღ★。”王峰说ღ★。