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学术报告
中科院理化所研究员黄勇分享秸秆资源提效增能研究进展
发布时间:2021-07-16        浏览次数:12

715日,中科院理化所研究员黄勇受邀到访分子学院(软物质研究院)做主题为“秸秆资源化利用及纸包装材料”的学术报告,阐述生物质资源研究背景,重点介绍秸秆资源化工艺现状和提效增能研究进展等内容。

黄勇表示,为缓解石油资源短缺及环境污染问题,生物质资源开发利用已成为研究热点。我国是农业大国,每年产生大量的废弃秸秆,现在秸秆利用的主要途径是秸秆肥料、生产饲料和纤维板等。然而,每年仍有大量废弃秸秆被就地焚烧,造成严重资源浪费和环境污染。追其原因,秸秆的主要成分为纤维素、木质素和半纤维素,三组分之间通过共价键、氢键和范德华力等分子间作用力键合成复杂的结构。这种天然的超分子结构,赋予了木质纤维固有的稳定性。通常制备纳米纤维素必须打破木质素和半纤维素的屏障,经过脱木质素提纯去除掉木质素和半纤维素,这样的预处理过程较为繁琐,且提纯纤维素过程中会使用大量的化学品,造成环境污染。

为解决秸秆资源化利用中的难点,黄勇课题组提出一种新方法,无需漂白脱木素过程,在温和酸/碱条件下配合机械力作用,制备出高产率的含纤维素、木质素及半纤维素的微纳米纤维。通过调节工艺条件,可以改变微纳米纤维中纤维素、木质素和半纤维素的组成;改变木质素含量,利用木质素中芳香环具有较高的热稳定性,可以调节微纳米纤维的表面极性和热稳定性等。研究表示,制备出来的秸秆微纳米纤维具有良好的应用前景,如将聚吡咯纳米粒子包覆在秸秆微纳米纤维的表面,形成导电外壳,再利用操纸工艺,可以制备得到柔性导电膜(纸)。此外,秸秆微纳米纤维可以与可生物降解高分子材料,如PLAPVA等共混,制备得到秸秆纳米纤维增强的复合材料及绿色复合包装膜。将秸秆微纳米纤维加入到纸张中,可以有效提高纸张的强度,利用疏水纤维素纳米材料表面改性,可以得到表面疏水得纸包装材料,在禁用一次性塑料制品的潮流中,实现“以纸代塑”。

  黄勇长期从事天然可再生资源改性、功能化、利用等领域的研究。先后承担40多个研究项目,发表论文200余篇,拥有50多项发明专利,组织了多项科技成果的产业化工作,在科技成果孵化、推广和应用方面具有丰富的经验。会后,学院(研究院)部分老师与黄勇研究员进一步深入交流,以拓展项目研究合作契机。(图文/MoSE AISMST

 


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