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木质纤维素干法稀酸预处理技术
预处理是木质纤维素原料生物加工工艺中的第一步工序，也是最重要的一个环节，因为预 处理过程的能耗和预处理效果直接决定最终产品的得率和整个生物加工过程的成本。预处理的 目的是改变改变天然木质纤维素的致密结构，破坏纤维素、木质素和半纤维素之间的化学和物 理连接，降低纤维素的结晶度，或脱去木质素，增加原料的疏松性以增加纤维素酶系与纤维素 的有效接触，从而提高后续糖化和发酵的得率。然而，高额的预处理成本严重阻碍了预处理技 术的产业化进程。目前，预处理过程的成本具体表现在高能耗、大量废水排放等环节上。 本项目的木质纤维素干法稀酸预处理技术通过使用新型的螺带搅拌式预处理反应器，并控 制预处理过程的关键技术参数，使在保证预处理效率的前提下，实现预处理后木质纤维素原料 含水量不超过50% (w/w) ，整个过程新鲜水用量和蒸汽用量比目前典型的稀酸预处理技术分别 降低80%和50%，实现了从“干基秸秆到干基预处理秸秆”的干法预处理过程。通过该成套技 术可以为木质纤维素生物炼制产业提供高质量的预处理后的木质纤维素原料。本技术的实施将 会大大降低木质纤维素生物炼制产业的水耗和能耗成本，为纤维素基能源或化学品行业的产业 化奠定基础。
华东理工大学
2021-04-11
基于天然纤维素制备高效率氧气还原催化剂
氧气还原反应是燃料电池中最常见的阴极反应，即氧气通过四电子过程结合电子和质子转化为水。
氧气还原催化剂是燃料电池阴极至关重要的组成部分，其性能的好坏直接决定于最终电池的性能。铂（Pt）是最常用的一种高效的氧气还原反应催化剂。然而，由于Pt的价格非常昂贵，给电池带来非常高的成本。而近年来，开发的基于杂元素掺杂的碳纳米材料，尽管成本比Pt低，但是其制备过程相对较复杂，难以实现规模化生产。
而对于电池的发展，低成本和高性能是永恒追求的目标。本成果提供了一种超低成本、高效率氧气还原催化剂的制备方法。该方法以天然纤维素为原材料，具有成本低、制备简单等优点，所制备的氧气还原催化剂在0.1M KOH中的氧气还原催化电流高于常用的20wt% Pt/C催化剂。
江西师范大学
2021-05-05
一种热塑性纤维素复合材料及其制备方法
本发明公开了一种热塑性纤维素复合材料及其制备方法，复合 材料的组分及含量为：功能性填料在复合材料中的质量百分比含量为 0.03～28.57％，离子液体在复合材料中的质量百分比含量为 14.29～ 69.98％，余量为纤维素；离子液体作为增塑剂，能够破坏纤维素分子 间氢键和增加自由体积，以实现对纤维素的塑化。制备是以离子液体 作为增塑剂实现纤维素的塑化，得到离子液体-纤维素基料，进而与功 能性填料进行熔融复合的方法。热
华中科技大学
2021-01-12
功能性聚乙烯醇/纤维素复合材料的制备技术
开发使用绿色的纤维素基材料和一些可降解的合成高分子，可以缓解“白色污染”与“能源危机”，这符合我国提出的节能减排、低碳经济的可持续发展战略，拥有良好的发展前景。江南大学绿色功能复合材料实验室白绘宇副教授利用聚乙烯醇/纤维素体系环保廉价的优点，并对该体系进行简单快捷的光敏改性，制备出了具有阻水性能的聚乙烯醇/微纤化纤维素包装膜材料，和具有吸附性能，敏感性能以及胶粘性能的聚乙烯醇/纳米晶纤维素水凝胶材料。这些发明赋予聚乙烯醇以及纤维素等材料新的功能性，拓宽了聚乙烯醇以及纤维素的运用领域。
江南大学
2021-04-13
高固体含量木质纤维素同步糖化与发酵技术
同步糖化与发酵是生物转化木质纤维素生产燃料乙醇或高值化学品的主流工艺。目前，由 于发酵产品浓度低所导致的高额的产品分离成本以及生产成本是纤维素原料生物转化中所面临 的紧迫问题。提高同步糖化与发酵操作中木质纤维素底物的固体含量，进而得到高浓度的发酵 产品，降低纤维素基产品的生产成本是木质纤维素生物炼制技术的发展趋势。本技术的产业化 实施将大大提高纤维素基发酵产品的浓度，大幅降低相关产品的分离成本和生产成本，为木质 纤维素生物炼制的产业化奠定基础。 本项目的高固体含量木质纤维素同步糖化与发酵技术主要包括同步糖化与发酵木质纤维素 培养发酵微生物和高固体含量同步糖化与发酵生产纤维素基产品等主要工序。其中，同步糖化 与发酵木质纤维素培养发酵微生物通过酶解木质纤维素得到的葡萄糖为发酵微生物提供碳源来 培养发酵菌种，实现了微生物培养碳源的原位生产，无需外源商业葡萄糖的添加，大大降低了 发酵微生物的培养成本；高固体含量木质纤维素同步糖化与发酵技术则通过自主研发的螺带型 反应器处理固含量达40%以上的底物进行发酵，与常规发酵反应器相比，电耗降低80%以上。 通过该成套技术可以得到不低于10% (v/v) 浓度的燃料乙醇或其它高值化学品的发酵液，纤维 素转化率达75%以上。本技术的实施将会大大降低纤维素基产品的生产成本，为木质纤维素生 物炼制的产业化奠定基础。
华东理工大学
2021-04-11
一种可生物降解的纤维素共混材料及其制备方法
本发明公开了一种可生物降解的纤维素共混材料及其制备方法， 共混材料包括纤维素、离子液体和可生物降解聚合物，聚合物含量为 10～90wt％，离子液体含量为 2～63wt％，余量为纤维素；离子液体 作为增塑剂，破坏纤维素分子间氢键和增加自由体积，在热机械作用 下赋予纤维素分子链充分的运动能力。方法是将离子液体与纤维素充 分混合后进行混炼，得到离子液体-纤维素基料，再将其与聚合物进行 熔融共混。本发明不仅具有可反复成型加工
华中科技大学
2021-04-14
基于天然纤维素制备微生物燃料电池的三维阳极材料研究
微生物燃料电池（MFCs）是利用微生物的新陈代谢氧化化学物质并释放电子，把化学能转化为电能的一种电化学装置。MFCs由于具有去污和产电双重功能，是一种“绿色”能源。其最具潜能的应用是污水处理，即利用微生物分解污水中的有机物，并将转化为可用的电能。且整处理过程不用曝气，可节省大量的耗能。目前，微生物燃料电池的发展和应用中最大的障碍是材料的成本和性能。
本研究利用低成本的天然木质纤维素为原料，采用直接碳化的方法来制备三维大孔碳材料作为微生物燃料电池的阳极材料，并取得突破性进展，。 相关系列研究结果2012年分别发表在Journal Material Chemistry, ChemSusChem 以及Energy & Environmental Science等国际权威杂志上。特别地，基于天然纤维制备的波纹层状三维碳阳极，阳极电流密度提高了10倍，达到了200 A m-2，该结果2012年已发表在能源环境领域顶级杂志Energy & Environmental Science上，影响因子9.61.
该研究成果制备的材料成本低，性能优异。该研究成果结合我们的阴极氧气还原催化剂的研究成果，以及后续的隔膜研究成果，将可微生物燃料电池的在污水处理中的规模化应用。
江西师范大学
2021-05-05
纤维素/淀粉/木质素纯天然高分子复合膜
由于石油资源的日益枯竭和非降解塑料引起的环境污染日益严重，采用来源于自然界的可再生的天然高分子为原料生产高分子材料具有可持续发展性。本成果以绿色溶剂-离子液体为溶剂，采用溶液共混方式得到完全生物基来源的纤维素/淀粉/木质素绿色复合膜。该膜无论处于干态还是湿态都具有良好的力学性能。该复合材料不仅具有优异的生物降解性能，而且使用的溶剂可以完全回收再利用。该复合膜的生产过程中不存在溶剂挥发等问题，属于绿色、经济制备过程。该成果所制备的复合膜中纤维素含量可在30~90％之间、淀粉含量在10~60％之间，木质素含量在1~10%之间。该纤维素/淀粉/木质素绿色复合膜可以作为食品包装膜、烟膜等使用。
主要技术指标：
拉伸强度： 大于10 MPa
对氧气及二氧化碳气体透过性：较好，且二氧化碳与氧气的透过比率接近2。
该成果所制备的复合膜中纤维素含量可在30——90％之间、淀粉含量在10——60％之间，木质素含量在1——10%之间。
主要经济指标分析: 本项目制备的纤维素/淀粉/木质素复合膜的成本在6000元/吨左右, 市场售价在13000元/吨左右，甚至更高，因此经济效益显著。
建设投产条件: 年产1000吨的设备与仪器投资200万元， 厂房面积900平方米。
四川大学
2023-05-15
一种基于化学和物理交联的双网络纤维素凝胶系材料
本发明公开了一种基于化学和物理交联的双网络纤维素凝胶系材料，该材料包括水凝胶、气凝胶和 生物塑料。在纤维素溶液中加入定量的交联剂并搅拌后先形成部分化学交联的纤维素凝胶，然后将该凝 胶置于纤维素的非溶剂中进行物理交联，经过水洗后得到双网络纤维素水凝胶。由双网络纤维素水凝胶 干燥制备双网络纤维素气凝胶;将双网络纤维素气凝胶在 150?oC 以上热处理后得到碳气凝胶;将双网 络纤维素水凝胶或气凝胶热压制备双网络纤维素生物塑料。本发明制备的双网络纤维素材料具有优良的 力学性能、高的比表面
武汉大学
2021-04-14
高压流体辅助电场纺丝制备纳米纤维
本项目曾获得德国亚历山大·冯·洪堡基金会（Alexander Von Humboldt Foundation，2008,03-2009,06），相关专利正在申请中。 电场纺丝已经被认为是制备高分子纳米纤维最有前景的技术。但是，由于一些高分子溶液的高粘度和溶剂的难挥发性制约了电场纺丝的成功应用。一种可能的解决方法是将高压（近临界）二氧化碳溶解于富含高分子的流体相中，可以数倍地降低粘度，或是通过近临界二氧化碳提取低分子的溶剂，都可有效地促成高分子物质在电场纺丝过程中形成干燥固化的纤维。 已经成功利用高压CO2流体辅助电场纺丝由聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）的二氯甲烷（DCM）溶液成功制备得到空心结构的PVP纳米纤维,这样的特殊结构在生物组织支架材料，生物传感器，新型吸附材料方面有潜在的应用空间。而对于在常压下采用常规的电场纺丝制备空心纤维，必须使用两种互不相溶的聚合物溶液和同心双轨喷头，并在后处理过程中使用加热或溶剂溶解方式将芯部聚合物除去。相比而言，利用高压CO2辅助电场纺丝，能够较为便利地得到空心结构的纳米纤维。并详细探讨了过程参数（电压，粘度，气压，温度，流体速度，溶液浓度和电极距离等）对纤维结构的影响。 该技术在生物医学工程、人工组织支架材料、纳米能源载体等方面有着广阔的应用前景。
西安交通大学
2021-04-11