木质素的应用研究进展
木质素的高值化利用研究进展
木质素的高值化利用研究进展————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1木质素的高值化利用研究进展XXX化工学院13级化学工程学号：40130100x摘要：目前国内外所开发的木质素产品已经有数百种，但是，由于木质素本身结构非常复杂且木质素的种类繁多，使得开发木质素产品存在一定的盲目性，我国仅约6％的木质素得到利用。
如何有效地利用木质素的结构特性来控制已有木质素产品的性能稳定性、开发更多性能优良的木质素产品以及实现木质素高附加值产品生产的规模化、产业化等，将成为木质素研究的一个重要方面。
文章结合近年来木质素产品的研究及开发，介绍了木质素结构与功能之间的联系，以期能够充分利用木质素的结构特点来改进和生产木质素产品，以得到具有工业应用价值的产品，不仅具有环保意义，更具有经济意义。
关键词：木质素；高值化利用；木质素改性Research Progress of Lignin in High Value UseXXXnChemical Engineering of Chemical Engineering InstituteNO. 401301xxAbstract:Now the development of domestic and foreign products have hundreds of lignin.But be cause the type of lignin structure is very complicated and lignin is various, which makes the deve lopment of lignin products exist blindness,China is only about 6% of the lignin obtained by.How to effectively use the structure characteristics of lignin to control the performance stability of lig nin products,develop of more excellent performance of wood products and the realization of lign in products with high added value production scale, industrialization,will become an important a spect of the study of lignin.This paper based on the research and development of lignin products in recent years,Introduces the relationship of lignin structure and function,In order to make full u se of the characteristics of the structure of lignin to improvement and production of lignin produc ts and get the Industrial application value products.It not only has the significance of environmen tal protection, but also has a greater economic significance.Key words:Lignin; high value use; lignin modification1 前言木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状多羟基芳香族化合物，它广泛存在于高等植物细胞中，是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学组成之一[1-3]，也是木材水解工业和制浆造纸工业的主要副产物[4-5]。
木质素的综合利用研究进展
１ 制浆黑液治理现状
国 内 外 造 纸 行 业 多年 来 对 造 纸 黑液 的 处 理 主 要 是 致 力 于 废 水 中化 学药 品和 纤维 原料 的 回收 与 综 合 利 用 ， 主要 有碱 回 收 法 、 沉析 法、 学氧化法 、 酸 化 电渗 析 法 、 雾 干 燥 法 、 化 发 电 喷 汽 法、 处理法 、 膜 絮凝 沉 淀法 、 物 法 ， 生 以及 新 兴 的超 声 处 理 光 和
关 键 词 ： 浆 ； 液 ； 质 素 ； 成 ； 分 子 制 黑 木 合 高
木 素 是植 物 骨 架 的 主 要化 学 成 分 。这 种 产量 巨大 、 再生 、 可 可 生物 降解 的天 然 有 机 高分 子 化 合 物 由于 其 结 构 的 复 杂 性 、 大 分 子 的 多 分散 性 以及 物 理 化 学性 质 的不 均 一 性 ， 使得 它 至 今 尚 未得 到充 分 有 效 的 利用 。目前 可 作 为 工 业 原 料 的木 素 主 要 是 造 纸 工 业 的 副产 品 。在 我 国工 业 木 素 每 年 的产 量 约 ５ ０ ０ ０万 ｔ其 ， 中 只 有很 少一 部分 得 到 有 效 利 用 ， 部 分被 排 入 江 河 或被 烧 掉 大 了 。 因此 ， 管 是 从 资 源 的 有 效 利 用还 是从 解 决 环 境 污 染 问题 不 的角度考虑 ， 都使研究利用木素成为具有 巨大经济价值和 深远 社会 意 义 的课 题 。 素 的 综 合利 用 技 术 就 是 以蒸 煮废 液 的 主 要 木
３１ 碱 木质 素化 学品 ．
人 们 将 碱 法 制 浆 黑 液 中 提 取 的碱 木 素 进 行 沉 淀 、过 滤 ， 再 经 过 一 些 有 机 、 机 溶 剂 的 溶 解 后 可 以得 到 纯 木 素 。 由于 它 具 无 有 一 定 的分 散 性 和 粘 结 性 等 物 理 特 性 ， 此 可 直 接 作 为 化 学 品 因 使 用 。 是 由于 国 内从 制 浆 黑 液 中提 取 的碱 木 素 理化 性 能差 异 但 较 大 ， 品 稳 定 性 不 甚 理 想 ， 纯 木 素 化 学 品 的应 用 受 到 了 限 产 使 制 。 目前 ， 工 处 理 后 的碱 木 素 化 学 品主 要 应 用 在 以下 方面 。 加 （） 散 剂 １分 磺 化 后 的碱 木 素 还 可 制 得分 散剂 ， 以 Ｆ Ｃ ２ 催 化 剂 ， 如 ｅ 、 ｕ＋ 为 碱 木 素与 氯 气 、 酸 、 硝 高锰 酸 钾 或 过 氧 化 氢 发 生 氧 化 反应 ， 通 或 过复配 的方法提高其分散性 。如磺化硫酸盐木素与非离子 型表
木质素在食品加工中的应用研究
木质素在食品加工中的应用研究随着人们对于健康饮食的关注度日益提高，食品加工行业也在积极探索更加健康、天然的食品添加剂。
在众多的天然材料中，木质素因其丰富的营养价值和多种应用特性，成为食品加工领域的研究热点之一。
木质素是一类存在于植物细胞壁中的天然有机物，其主要成分是纤维素。
由于其良好的保健功效和可持续性生产的优势，木质素逐渐引起了人们的关注，并被广泛用于食品加工中。
首先，木质素可以作为食品的结构强化剂。
木质素具有优异的理化性质和抗氧化性，可以增强食品的稳定性和贮存期。
研究表明，将适量的木质素添加到饼干、糕点等食品中，可以提高其硬度和脆性，提供更好的口感和质感。
其次，木质素还能改善食品的乳化性和泡沫性。
很多食品加工中需要使用乳化剂和发泡剂来增加食品的口感和观感，而添加木质素可以起到类似的效果，并且更加天然，更加健康。
除了在食品的结构和质感上的应用，木质素还有着广泛的营养功能。
首先，木质素富含多种营养物质，例如纤维、维生素C、维生素E等。
这些物质在人体内起到重要的保护作用，可以增强免疫力、调节内分泌系统，预防多种疾病的发生。
其次，木质素可以降低食品中的活性氧含量，具有良好的抗氧化作用。
现代人饮食结构偏向高糖、高脂的食物，容易导致体内活性氧含量的增加。
而活性氧的积累会对人体健康造成一定的危害。
因此，添加适量的木质素可以提供抗氧化物质，帮助人们预防氧化性疾病，如癌症、心血管疾病等。
尽管木质素在食品加工中具有诸多优势和应用特性，但其应用研究仍然面临一些挑战。
首先，木质素的提取与纯化是目前亟待解决的问题。
纯天然的木质素来源于植物细胞壁，但其在提取过程中因与其他杂质的结合而导致提取效果不佳。
其次，木质素的稳定性和活性的保持也是关键问题。
木质素在自然环境中容易受到光、温度和氧气等因素的影响，从而导致其生物活性的下降。
因此，如何提高木质素的稳定性和活性，并在食品加工中合理应用，是未来研究的重点之一。
总之，木质素作为食品加工领域的一种天然添加剂，具有广泛的应用前景和良好的营养功能。
木质素分子在储能器件中的应用研究进展
林业工程学报，２０２４，９（１）：１－２０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２３０４０１３收稿日期：２０２３－０４－１６㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０９－２３基金项目：湖南省自然科学基金杰出青年基金（２０２２ＪＪ１００７１）㊂作者简介：刘伟，男，教授，研究方向为生物质催化转化㊂王庆为共同第一作者㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｌｉｕ３００＠ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ木质素分子在储能器件中的应用研究进展刘伟，王庆ә，徐伟卓，徐国号，李伟朋，唐琳泞，柳凯（中南大学化学化工学院，长沙４１００８３）摘㊀要：木质素是一种绿色环保㊁低成本的不规则酚类聚合物，其结构中富含羟基和甲氧基等官能团，并且可以从造纸工业的副产品以及农林废弃物中大量获取，因此在各行各业中具有巨大的应用潜力㊂在储能领域，大量的研究报道了木质素作为可再生碳源制备用于储能装置的电极材料㊂近年来，越来越多的研究关注了木质素结构中丰富的官能团结构，并充分利用官能团性质将其应用于储能设备，如：利用羟基的亲水性将木质素应用于液流电池的膜结构中提高膜的质子传导率，利用酚⁃醌结构的可逆变化增加超级电容器的赝电容，利用与苯环共轭的发色基团对太阳能电池光电化学界面进行调控与敏化，利用木质素结构高电荷密度的含氧官能团改善锂离子电池存储的不稳定性，利用木质素分子中丰富的碳和杂原子官能团制备电极从而提高燃料电池的电化学性能㊂基于木质素分子的官能团结构和性能特点，概述木质素分子对超级电容器㊁锂离子电池㊁燃料电池㊁太阳能电池㊁液流电池等主流储能器件电化学性能的提升作用和代表性应用，认为最大化保留木质素分子的官能团并将其应用于电化学器件，可以实现木质素分子的多功能化应用，充分发挥木质素基团的特点以提高储能设备的电化学性能㊂最后，总结归纳了木质素分子应用于储能材料所面临的困难与挑战，展望了木质素分子应用于储能材料未来可能的发展前景和研究方向，以期为设计和开发低成本㊁高电化学性能的木质素基储能材料提供参考㊂关键词：木质素分子；官能团；储能器件；复合电极；隔膜修饰中图分类号：ＴＱ１５２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２４）０１－０００１－２０ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓｉｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓＬＩＵＷｅｉ，ＷＡＮＧＱｉｎｇә，ＸＵＷｅｉｚｈｕｏ，ＸＵＧｕｏｈａｏ，ＬＩＷｅｉｐｅｎｇ，ＴＡＮＧＬｉｎｎｉｎｇ，ＬＩＵＫａｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｇｎｉｎｉｓａｌｏｗ⁃ｃｏｓｔ，ｇｒｅｅｎ，ａｎｄｎｏｎ⁃ｔｏｘｉｃｉｒｒｅｇｕｌａｒｐｈｅｎｏｌｉｃｐｏｌｙｍｅｒｗｉｔｈａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｉｃｈｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｓｕｃｈａｓｈｙｄｒｏｘｙｌａｎｄｍｅｔｈｏｘｙｇｒｏｕｐｓ．Ｉｔｉｓａｖａｉｌａｂｌｅｉｎｌａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｆｒｏｍｂｙ⁃ｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｄｕｓｔｒｙａｓｗｅｌｌａｓｆｒｏｍａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄｆｏｒｅｓｔｒｙｗａｓｔｅｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｆｏｒｅｈａｓｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｉｎ⁃ｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ，ａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈｅｕｓｅｏｆｌｉｇｎｉｎａｓａｒｅｎｅｗａｂｌｅｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅｆｏｒｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｆｏ⁃ｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｒｉｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｉｎｔｈｅｌｉｇｎｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎｔｏｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓｂｙｆｕｌｌｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓ．Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｌｉｇｎｉｎｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｏｎ⁃ｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｏｆｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｉｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｔｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙｏｆｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓｏｆｌｉｇｎｉｎ，ｕｓｅｄｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓｂｙｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｈｅｎｏｌａｎｄｑｕｉｎｏｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｔｏｍｏｄｉｆｙｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｙｂｅｎｚｅｎｅ⁃ｒｉｎｇｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｃｈｏｒｍｏ⁃ｐｈｏｒｉｃｇｒｏｕｐｓｏｆｌｉｇｎｉｎ，ｕｓｅｄｉｎｔｈｅｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｎｅｇａｔｉｖｅ⁃ｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｅｆｆｅｃｔｏｆｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔａｉｎｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｏｆｌｉｇｎｉｎａｎｄｕｓｅｄｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒｆｕｅｌｃｅｌｌｓｗｉｔｈａｂｕｎｄａｎｔｃａｒｂｏｎａｎｄｈｅｔｅｒｏａｔｏｍｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｉｎｌｉｇｎｉｎ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅ⁃ｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓｉｎｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍａｉｎｓｔｒｅａｍｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓｓｕｃｈａｓｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ，ｌｉｔｈｉｕ⁃ｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ｆｕｅｌｃｅｌｌｓ，ｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，ａｎｄｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｉｅｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｂｙｍａｘｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｒｅ⁃ｔｅｎｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｉｎｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｒｅａｌｉｚｅｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅ⁃ｃｕｌｅｓ，ａｎｄｈｉｇｈｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｈａｌ⁃ｌｅｎｇｅｓｉｎｔｈｅｌｉｇｎｉｎｕｓｅｄａｓｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｉｔｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌｉｇｎｉｎ⁃林业工程学报第９卷ｂａｓｅｄｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓ；ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｍｅｍｂｒａｎｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ㊀㊀随着国际能源结构由化石能源向风㊁光电等绿色可再生能源的转变［１］，储能装置，如超级电容器㊁锂离子电池㊁燃料电池㊁液流电池等得到了广泛应用㊂近年来，为增进储能装置的环境效益，降低储能装置对环境的影响，使用替代的可再生材料，构建绿色环保的储能装置吸引了众多学者的关注，并取得了一系列重大突破㊂纤维素㊁木质素等生物质材料凭借其价格低廉㊁储量丰富㊁对环境无污染以及可再生等优点被认为是用于开发和改进储能装置的理想选择［２－６］㊂特别是木质素，作为一种无毒的天然芳香聚合物，不仅具有酚羟基㊁甲氧基㊁甲基㊁羰基以及羧基等众多官能团可应用于储能材料，而且作为造纸工业的副产品可以大量廉价获取（每年产量高达５０００万ｔ）［７］㊂木质素应用于储能装置的一种策略是通过水热或高温等方法将其转变为碳材料并用作导电电极㊂由于所形成的碳材料具有多维互连的多孔结构㊁合适的孔径分布以及高表面积等特点，应用于超级电容器㊁锂离子电池等储能装置可表现出高性能的比电容㊁出色的循环效率以及高稳定性㊁高能量密度等优势［３，８－９］㊂同时通过对木质素前驱体的元素掺杂，可以对所合成碳材料的氧化还原等表面化学性质进行调控，实现适用于不同储能装置的电化学功能［１０－１１］㊂然而此策略仅以木质素为碳源，忽视了木质素分子刚性苯环和柔性长链兼具的结构以及丰富的表面官能团，限制了木质素在储能装置中的应用㊂另一种策略是直接将木质素高分子应用于储能器件中，利用木质素分子化学结构的多样性，实现多种储能器件的构建㊂木质素分子中与苯环相共轭的羟基㊁羧基等通过醌式互变可容纳电荷，在超级电容器中增加电极材料的赝电容性能［１２］，用于锂离子电池的电极则起到稳定锂离子的作用［１３］㊂基于可逆的氧化还原性，木质素分子可以作为液流电池天然的电子传递体，并很容易进行化学修饰，进一步增强电荷传递性能［６］㊂由于发色基团的存在，木质素分子易受紫外和可见光的激发，可用于太阳能电池阳极材料的敏化剂制备［１４］㊂同时基于木质素分子的柔性芳香链结构和带电荷的表面基团，木质素分子还可用于离子传导隔膜的制备，从而进一步应用于锂离子电池㊁燃料电池和液流电池中［１５－１７］㊂典型应用如图１所示㊂由此可见，基于官能团的修饰，极大拓展了木质素分子在储能器件中的应用范围㊂图１㊀木质素分子在储能设备中的应用Ｆｉｇ．１㊀Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓｉｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓ木质素分子在储能器件中的应用并非对传统储能材料的简单替代，其分子结构和基团的多样性为不同储能装置面临的效率提升瓶颈㊁安全稳定性等诸多问题提供了解决方案㊂通过化学改性㊁修饰，木质素分子能够用于解决储能器件中电化学界面的电荷传输㊁电极膨胀㊁性能退化㊁催化剂脱落等问题；因此，理解木质素分子基团㊁结构与电化学储能器件性能之间的构效关系是推动木质素可再生材料功能化应用的关键所在㊂笔者将从木质素分子的结构和性能出发，讨论木质素分子对超级电容器㊁锂离子电池㊁燃料电池㊁太阳能电池㊁液流电池等主流储能器件电化学性能的提升作用，并介绍其中的代表性应用㊂１㊀木质素分子的官能团特点及化学性质㊀㊀木质素是植物细胞壁的重要组成部分，它作为黏结剂同纤维素和半纤维素构成植物细胞壁骨架，使植物细胞具有一定的机械强度和负重能力㊂植物细胞壁从外到内包括胞间层（ＭＬ）㊁初生壁（Ｐ）以及次生壁（Ｓ）三部分，其中次生壁又分为外层（Ｓ１）㊁中层（Ｓ２）和内层（Ｓ３）㊂一般认为，植物细胞中的木质素大量分布在胞间层（ＭＬ），随着深入细胞内部含量减少，在次生壁内２㊀第１期刘伟，等：木质素分子在储能器件中的应用研究进展层又有增加，堆积在次生壁角隅处［１８］㊂木质素的结构十分复杂，是由苯基丙烷类结构单元通过碳⁃碳键和醚键连接而成的三维高分子化合物㊂最近２０多年已经提出了十几种结构模型，如：针叶材木质素结构模型㊁阔叶材木质素结构模型㊁禾本科植物木质素结构模型等［１９］㊂目前并不清楚木质素确切的化学结构，但根据其基本结构单元的不同可将木质素分为３种类型：由紫丁香基丙烷单元形成的紫丁香基木质素（Ｓ⁃木质素）㊁由愈创木酚丙烷单元形成的愈创木基木质素（Ｇ⁃木质素）以及由对羟基苯基丙烷单元形成的对羟基苯基木质素（Ｈ⁃木质素）［２０］㊂不同木质素结构模型具有一定的差异，如针叶材木质素主要由愈创木基丙烷单元形成，阔叶材木质素主要由紫丁香基丙烷单元和愈创木基丙烷单元形成的，草类植物木质素则包括上述３种基本结构单元［２１］㊂木质素则通过主要结构单元间的缩合键（β⁃Ｏ⁃４，α⁃Ｏ⁃４，β⁃β）和非缩合键（α⁃５，β⁃１，５⁃５ᶄ）组成庞大分子结构［２２］㊂图２展示了木质素的基本结构㊁主要化学基团及其参与的电化学反应㊂图２㊀木质素的典型结构及化学基团参与的电化学反应示意图Ｆｉｇ．２㊀Ｔｙｐｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｌｉｇｎｉｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｖｏｌｖｉｎｇｃｈｅｍｉｃａｌｇｒｏｕｐｓ１．１㊀木质素的分离方法木质素可以从各种植物组织中分离而来，根据分离原理的不同大致可以概括为物理方法㊁化学方法以及生物方法，不同的分离方法得到的木质素结构㊁官能团保留程度和物化性质均有较大区别㊂物理方法主要是将木质素作为可溶性成分进行溶解，然后与植物中的纤维素等不溶性组分进行分离㊂天然木质素也被称为Ｂｒａｕｎｓ木质素㊁可溶性木质素，一般通过物理手段获得，因此保留了天然木质素的基本结构，具有较高的酚羟基含量㊂通过机械研磨后萃取得到的木质素称为磨木木质素（ｍｉｌｌｅｄｗｏｏｄｌｉｇｎｉｎ），其比较接近天然木质素，通常含有２％ ３％的木聚糖类和一些聚酚类的杂质［２３］㊂通过有机溶剂，在一定的温度和压力下将木质素溶解出来，称之为有机溶剂木质素（ｏｒｇａｎｏｓｏｌｖｌｉｇｎｉｎ）㊂常见的萃取有机溶剂包括醇类（甲醇㊁乙醇㊁正丁醇等）㊁酸类（甲酸㊁乙酸等）㊁乙醚㊁丙酮㊁乙酸乙酯㊁苯酚㊁二甲亚砜等［２４］㊂其中，乙醇法提取木质素是目前研究最广泛㊁技术最成熟的方法，可以获得纯度较高和相对分子质量较低的乙醇木质素，结构中含有较多的愈创木基和紫丁香基结构以及较多的醇羟基，但酚羟基较少［２５］㊂近年来离子液体和低共熔溶剂法也被用于木质素的分离提取㊂通常认为离子液体具有良好的成氢键性质㊁π⁃π相互作用和疏水相互作用可以促进木质素在离子液体中的溶解［２６－２７］㊂化学法是采用化学试剂处理，通过化学反应得到的木质素㊂与物理分离方法不同，化学法采用的３林业工程学报第９卷试剂与木质素分子发生化学反应，因此处理得到的木质素在结构和表面官能团的种类及数量上与天然木质素具有一定区别㊂工业上木质素的化学分离通常是基于造纸工艺，从产生的碱性黑液中加酸沉淀分离得到木质素，其结构和性质与不同的造纸工艺相关㊂从碱性黑液中分离得到的是硫酸盐木质素（ｋｒａｆｔｌｉｇｎｉｎ）㊂由于黑液从氢氧化钠和硫化钠的强碱性环境中产生，导致木质素结构中单元侧链α或β位连接的醚键发生部分断裂，因此硫酸盐木质素的相对分子质量相较于其他木质素偏低，同时产生更多的末端含氧基团［２８］㊂此外，通过加酸沉淀木质素导致其结构中还含有少量的羧基㊂这种方式得到的硫酸盐木质素呈疏水性，需要对其进行改性以提高其反应性，且其结构中含有脂肪族硫醇基团，导致其具有特殊气味［２９］㊂通过酸性亚硫酸盐制浆法可得到木质素磺酸盐（ｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ），亚硫酸盐的使用在木质素的侧链上引入了大量的磺酸基，并且酸性环境导致其具有较高分子量和高灰分含量［３０］㊂从烧碱或烧碱／蒽醌制浆过程中分离得到的木质素为碱木素（ｓｏｄａｌｉｇｎｉｎ），与硫酸盐木质素相比，碱木素不含硫，因此它比硫酸盐木质素和木质素磺酸盐更类似于天然木质素，更有利于木质素的化学改性㊂生物法主要是通过特定的酶去处理生物质得到木质素㊂酶将纤维素以及半纤维素转换成糖，而木质素作为复杂且稳定的大分子不会与酶发生反应，因此反应结束得到的固体渣称为酶解木质素㊂相比碱木质素，酶解木质素含氮源，且结构接近于原始木质素，并且平均分子量更高，但是其含氧官能团数量偏低的特性在一定程度上限制了其在储能设备中的应用［３１］㊂１．２㊀木质素中的官能团木质素中存在醇羟基㊁酚羟基㊁羧基㊁甲氧基以及羰基等官能团，这些官能团在木质素中的分布和含量与植物原材料的种类㊁提取方法等相关［３２］㊂正是因为木质素结构中含有丰富的官能团，使得木质素具有多样的化学性质㊂羟基是木质素中重要的官能团，在木质素结构中有酚羟基和醇羟基两种类型㊂酚羟基则分为缩合型和游离型㊂游离的酚羟基在木质素结构中只占一小部分，大部分还是以缩合型的结构存在，即木质素结构单元之间连接的醚键㊂用甲醛等甲基化试剂可以判断木质素结构中羟基的类型，评价木质素的醚化或缩合程度，判断木质素的溶解性能和参加反应的能力［３３］㊂木质素的羟基能参与一系列化学改性反应，如交联或络合反应；而木质素的邻苯二酚结构容易失去两个电子形成邻苯醌结构，并形成可逆的互变形式，赋予了木质素电化学储能能力㊂木质素结构中存在一定量的羰基结构，分布在木质素结构的侧链上，主要有共轭羰基和非共轭羰基两种［３４］㊂羰基作为含氧极性不饱和基团，很容易与亲核试剂发生加成反应，可以通过与含氧亲核试剂的反应向木质素结构中引入更多的含氧官能团㊂同时，在电化学反应中，能够通过加氢反应，可逆地与一个电子和一个质子结合形成羟基结构，实现电荷存储的功能㊂在原始木质素中是不存在羧基结构的，但是在化学提取过程中木质素会发生氧化反应产生少量的羧基结构㊂例如，通过强碱蒸煮等氧化方式得到的碱木质素由于其侧链发生氧化，会产生较多的羧基［３５］㊂羧基这种酸性官能团的引入不仅可以增加木质素的溶解性，还能提高其表面活性，赋予木质素一些化学性质㊂羧基可以在制备多孔碳时充当造孔剂，在储能领域作为亲水基团的羧基可以提高氢离子的传导率㊂同时在电化学反应中，羧基也可以直接接受电子完成电荷存储的反应㊂２㊀木质素分子在储能器件中的应用２．１㊀超级电容器超级电容器是一种新型的储能设备，其电化学性能介于传统电容器和化学电池之间，结构主要由电极㊁集流体㊁电解液以及隔膜组成㊂超级电容器与电池相比具有功率密度高㊁充放电速度快㊁使用寿命长㊁安全无污染等优点，但是其能量密度较低㊁电极成本高㊁自放电速率大等缺点在一定程度上阻碍了其商业化应用㊂电极材料作为超级电容器的核心器件，对电容器的性能有着决定性的作用，探索低成本的电极对超级电容器的发展具有重要意义㊂木质素是一种可再生的碳源，可通过简单碳化的方法制备得到高比表面积的碳材料㊂木质素结构中三维芳香结构也有助于形成多孔碳结构，并且含有Ｓ㊁Ｎ元素可以制备得到掺杂的碳材料［２］，因此常被应用于超级电容器性能提升的研究中㊂木质素结构中存在的大量含氧官能团可以与材料形成良好的结合，提升材料的韧性等，并且丰富的邻苯酚结构能够发生氧化还原反应，因此木质素分子在凝胶㊁膜㊁柔性超级电容器等领域具有很好的研究前景㊂４㊀第１期刘伟，等：木质素分子在储能器件中的应用研究进展２．１．１㊀木质素衍生碳材料木质素作为一种可持续再生的碳源，具有低成本和高储量的优点，通过碳化制备得到的碳材料在超级电容器领域得到了广泛的研究㊂目前的文献报道中，通常采用水热㊁模板法或者直接煅烧等方法，结合化学活化或物理活化等方法，将木质素碳化制备成多孔碳材料（图３ａ）应用在超级电容器中［２，３６］：１）制备高密度硬碳㊂因为储能机理的限制，通常碳材料的质量比容量是比较低的，虽然可以通过构建孔道，提升碳材料的比表面以提高容量，但是同时碳的刚性也会变弱㊂相较于质量比容量，实现高密度体积比容量对于碳材料在实际中的应用更加具有意义㊂Ｈｅｒｏｕ等［３７］应用木质素衍生的碳纤维作为碳源，在高压力下制备得到了高密度碳电极㊂４ＭＰａ下的压缩使碳纳米纤维电极的微米级空隙体积从９２％降低到２１％，堆积密度提高了６倍㊂２）木质素分子中富含芳香结构和多种官能团，能够作为添加剂与其他材料结合，可以起到调节形貌和元素掺杂的作用㊂Ｌｏｎｇ等［３８］报道了一种以ＺＩＦ⁃８有机金属框架材料为模板制备的高度石墨木质素衍生碳多孔材料㊂木质素在高温煅烧下发生解聚和重聚反应形成石墨烯结构与ＺＩＦ⁃８结合，得到了高度石墨化多孔Ｎ㊁Ｏ⁃双掺杂碳材料，在１００００次循环后，容量保有率高达１３０％㊂３）制备高比表面积碳基气凝胶材料㊂木质素分子含有大量的含氧基团（如羟基㊁醚键），能够与交联剂高效地结合得到木质素空气凝胶，再经碳化即得到超高比表面积的多孔碳基空气凝胶㊂Ｂｅａｕ⁃ｃａｍｐ等［１０］用聚乙二醇二缩水甘油醚为交联剂并结合冷冻干燥的方法，制备木质素基水凝胶，合成的水凝胶溶胀度高达１６００％㊂碳化后得到的碳基空气凝胶仍然保持良好的空隙结构，在对称超级电容器中，１Ａ／ｇ的电流密度下比容量为１８．７Ｆ／ｇ㊂木质素进行碳化得到碳基材料作为电极，在电容器中发生的储能行为是双电层电化学吸附行为，引入木质素分子中的杂原子则可以产生赝电容以提升存储电荷的能力㊂２．１．２㊀木质素⁃碳基复合电极材料碳基材料以其优良的导电性和机械性能在超级电容器领域得到了广泛的关注，但是提升碳基材料的容量是当前比较关注的问题㊂木质素分子中的苯环能够与石墨烯形成π⁃π键结合，羟基等官能团能够与碳材料表面的官能团结合，并且木质素分子存在邻苯二酚结构，这种结构容易发生可逆的氧化还原反应，同时提升电极材料储存电荷的能力（图３ｂ）㊂与具有良好导电性的碳基材料复合能够弥补木质素导电能力差的问题，同时也能够提升材料的储能性能㊂Ｚｈｏｕ等［９］以活性炭为碳源与脱硫木质素（ＫＬ）进行复合制备了木质素⁃碳基复合材料㊂经过硝酸处理后的活性炭（ＴＡＣ）表面产生更多的含氧官能团，能够促进与木质素分子的结合㊂通过简单的超声过程，可得到木质素包覆的活性炭复合材料ＫＬ／ＴＡＣ，表现出比ＴＡＣ更高的容量，在循环伏安测试中显示出明显的氧化还原峰，这说明木质素发生了氧化还原反应，并且对容量的提升起到了重要作用㊂Ｌｉｕ等［３９］以木质素磺酸盐（ＬＳ）为添加剂，通过球磨的方式与石墨烯复合㊂随着木质素含量的增加，石墨烯表面越发平滑，这可以归因于木质素分子中的芳香结构能与石墨烯形成共轭结构㊂但是由于ＬＳ能够溶解在水中，随着充放电循环的进行，电容器的性能随着ＬＳ的溶解也随之降低㊂为此，Ａｉｌ等［４０］探究了不同硫化程度的木质素与碳的复合材料对于性能的影响，研究表明，部分脱硫的木质素（ＤＳＬＳ）比ＬＳ和ＫＬ具有更加良好的离子传输能力，并且表现出很高的法拉第储能贡献㊂但是ＤＳＬＳ与石墨烯的复合材料的容量很低（＜５Ｆ／ｇ），也明显低于Ｌｉｕ等［３９］采用ＬＳ与石墨烯制备材料的电容量（ʈ３０Ｆ／ｇ），这说明木质素的硫化程度对制备所得材料的性能有很大影响㊂木质素一方面能够提供丰富的氧化还原反应，提高材料性能；另一方面，木质素分子量较大，具有很多的支链，丰富的芳香结构和官能团能够与碳材料形成多种共价键，从而提升材料的力学性能㊂Ｗａｎｇ等［４１］制备的木质素修饰的石墨烯复合膜，比未经修饰的石墨烯膜具有更强的韧性，木质素分子的存在也能够有效防止石墨烯纳米片的堆积以及保持结构的稳定性㊂Ｔａｎｇｕｙ等［４２］以木质素为功能添加剂，与石墨烯聚苯胺结合制备柔性超级电容器的膜电极，表现出比碳纳米纤维具有更好的力学和电容量性能，即使在不同的弯曲角度下，电容器仍然能够表现良好（１００００圈循环，保有率７０％）㊂木质素分子中含有的苯二酚结构作为主要存储电能的结构（理论比容量约为３０８Ｆ／ｇ）［４３］，提高邻苯二酚含量是提升容量的关键㊂木质素结构中甲氧基含量高㊂Ｓｕｎ等［４４］选用ＨＢｒ／ＬｉＢｒ将木质素（ＡＬ）的甲氧基选择性地转化为羟基，获得处理的木质素（ＤＡＬ），其中酚羟基的含量比未经处理的高出８７％，与氧化石墨烯（ｒＧＯ）的复合材料比容量５林业工程学报第９卷（４１４．５Ｆ／ｇ）相比，未处理的ＡＬ／ｒＧＯ容量高出接近一倍㊂Ｙａｎｇ等［４５］将木质素进行裂解得到芳香化合物，再聚合后材料中酚羟基的含量比原始木质素高出６倍㊂在１Ａ／ｇ的电流密度下，酚羟基聚合物／石墨烯复合材料的比容量是纯石墨烯的５倍，是木质素石墨烯复合材料的２倍（图３ｃ）㊂此外，Ｙａｎｇ等［４６］还将低价值芳香嵌段共聚物在甲醇的作用下再次聚合，与石墨烯复合得到的材料比木质素石墨烯复合材料具有更佳的电化学性能㊂ａ）木质素衍生的Ｎ掺杂多孔碳［３６］；ｂ）木质素⁃碳复合材料［４０］；ｃ）木质素解聚⁃再聚合得到的高醌基含量聚合物［４５］；ｄ）碳纤维基底聚苯胺⁃木质素复合材料［５１］㊂图３㊀木质素在超级电容器中的应用Ｆｉｇ．３㊀Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｌｉｇｎｉｎｍｏｌｅｃｕｌｅｓｉｎｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ２．１．３㊀木质素⁃导电高分子复合材料木质素分子具有丰富的官能团，能与其他高分子发生广泛的相互作用㊂木质素与导电高分子［如聚苯胺（ＰＡＮ），聚二氧乙基噻吩（ＰＥＤＯＴ）等］进行复合［４７］，一方面导电高分子提供良好的电导率，另一方面木质素能够提供赝电容，并且能够提升材料的稳定性㊂导电高分子通过灵活调节聚合度㊁添加电活性官能团等手段可以对性能进行调控，但是实际过程中高分子材料与电解液接触的有效表面积较低，导致电容量相对较低㊂通过与小型的分子（磺酸盐）复合能够改善导电聚合物的性能，但是磺酸盐等会随着循环充放电从材料中析出，材料稳定性较弱㊂磺化木质素磺酸钠中含有大量的磺酸基团，并且木质素分子量很大，能够与导电高分子组合紧密，有效地解决小型阴离子从高分子材料中析出的问题，提高材料的稳定性㊂木材作为木质素最直接的来源，直接将原生木材与导电高分子复合能够大大降低电极成本㊂Ｇａｂｒｉｅｌｌａ等［４８］报道了一种低成本的新型树皮／ＰＤＯＥＴ复合电极，原生树皮通过水热进行磺化，以此提升与ＰＤＯＥＴ之间的静电相互作用㊂Ｔｒａｎ等［４９］采用磺化松树木片／聚吡咯复合材料，在电流密度为８．０ｍＡ／ｃｍ２时，该复合材料达到了１８６Ｓ／ｍ的高电导率㊂直接采用原生木材在一定程度上能够降低生产成本，但木材中残留了纤维素等不能提供容量的物质，这造成了大量的死体积㊂Ｌｉ等［５０］采用原位复合的方法制备了聚苯胺／木质素复合电极材料，复合电极表现出良好的电子传导能力和优异的电容性能㊂在电流密度为１Ａ／ｇ时，比电容可达到５５３．７Ｆ／ｇ，并且表现出良好的倍率性能和循环稳定性（电流密度１０Ａ／ｇ，５０００次循环，容量保有率６８．０１％）㊂Ｄｉａｎａｔ等［５１］制备了一种木质素磺酸盐修饰的聚苯胺纳米纤维／碳纤维织物复合电极（图３ｄ），其中ＬＳ与聚苯胺能够通过磺酸基团与聚苯胺中的胺正离子形成稳定结构㊂在大电流密度１００Ａ／ｇ的充放电条件下比容量仍达到４８９Ｆ／ｇ，木质素显著提高了倍率性能，得到的复合电极表现出极佳的循环性能（１０Ａ／ｇ，１５０００次）㊂６。
木质素
木质素的应用研究进展林化10-3班边少杰100524326摘要：木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分，木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物，其含量仅次于纤维素。
它是制浆造纸工业的主要副产物，也是木材水解工业中不可缺少的副产物，是重要的可再生资源之一。
研究和发展应用木质素技术是化工领域和生物质应重视的热点和难点问题。
木质素的利用面广，主要分为木质素的高分子利用和木质素的降解利用。
本文主要阐述了木质素的高分子应用主要包括木质素在吸附剂，表面活性剂，水处理剂，粘合剂，橡胶复合材料，替代柴油及木质素在农业生产中的应用。
木质素的降解利用主要体现在生产香草醛上。
通过对木质素应用领域的研究，可以看出木质素的的应用面广泛，市场潜力巨大。
同时，我们也发现在其生产中面临的问题。
如何利用木质素，提高生产技术，增加产品产量，提高产品性能，减少化学污染使我们面临木质素研究主要面临的问题。
相信在时代步伐的指引下，我们必将逐个击破这些问题，为更好，更广泛的应用木质素做出努力。
关键字：木质素背景高分子利用降解利用面临问题目录1.序言 (3)2.概述 (3)2.1 木质素的结构与特性 (3)2.2 木质素的分类 (4)3.木质素的综合利用 (4)3.1 木质素的高分子利用 (4)3.11 木质素在表面活性剂、活性炭的研究 (4)3.12 在树脂粘合剂合成中的应用 (5)3.13木质素在橡胶复合材料中的应用 (5)3.14 木质素作水处理剂的应用 (6)3.15 木质素替代柴油技术 (6)3.16 木质素在农业生产中的应用 (6)3.2 木质素的降解利用 (7)3.21 木质素制备香草醛的研究 (7)4. 结语 (7)参考文献: (8)1.序言木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分，木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物，其含量仅次于纤维素。
它是制浆造纸工业的主要副产物，也是木材水解工业中不可缺少的副产物，是重要的可再生资源之一。
木质素应用研究
（2）对木质素进行改性制备出高效木钠，结构表征测定 了其改性后的磺酸基含量及质均相对分子量，制备80%烯 酰吗啉水分散粒剂(DWG），测定了其热贮前后悬浮率、润 湿、崩解性能和悬浮分散稳定性并与挪威Borregaard公司 的木质素系分散剂K insperse126进行比较，综合性能优 良，有广阔的应用前景。
3.同理，木质素优于价格低廉、整体效能优良在农药行业及水煤浆工 业行业都有很好的应用前景，尤其国外农药中所用分散剂更是以木质 素及其改性产品居多，而在水煤浆工业木质素磺酸盐已经是一种重要 的添加剂，只是仍在寻找其应用性能更佳的改性产品。
7
6
三、发展前景或潜在的市场
碱木质素价廉、无毒, 为可再生资源, 同时具有黏合、分散等性能而 日益受到重视。
1、减水剂是应用最广泛的混凝土外水剂促进其工业用途具有相当市场，但目前 研究成果有限，开发受限
2、陶瓷行业是一个高度依赖能源、资源的产业，陶瓷分散剂，是目前 应用十分广泛的一种陶瓷添加剂，目前国内普遍使用的是无机盐类减 水剂，其减水分散效果差、稳定性不理想，有机高分子减水剂虽然性 能好但价格贵，木质素在此行业发展前景可观
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4.木质素在水煤浆中的应用 （1）研究了木质素改性、不同分子质量木质素磺酸钠对
煤粉的分散作用、改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂的性能 及水煤浆成浆性能的影响、麦草碱木素高效水煤浆分散剂 的应用性能等 （2）从分散剂的作用机理及工业木质素的分子构型、分 子量、关键性官能团和化学性能出发, 提出了木质素高效 水煤浆添加剂的改性思路包括物理方法和化学方法改性； 测定了不同级分木质素磺酸钠在煤粒表面的吸附情况、煤 粒（盘江煤）表面动电电位；研究了制浆浓度和添加剂加 量对煤浆粘度、流变性能的影响并对比了不同木钠制备的 水煤浆稳定性； （3）改性木钠分子量大小对水煤浆分散降黏能力有较大 影响；将其用作水煤浆分散剂对水煤浆分散降黏能力优、 稳定性好（优于优于萘系分散剂），应用前景广阔
木质素相关文献
木质素相关文献
摘要：
一、木质素的概述
1.木质素的定义与结构
2.木质素的分布与作用
二、木质素的研究进展
1.木质素的提取与分离技术
2.木质素的化学改性
3.木质素的生物利用度
三、木质素的应用领域
1.环保领域
2.材料领域
3.能源领域
四、木质素的挑战与展望
1.木质素研究中存在的问题
2.木质素产业的发展趋势
正文：
木质素是一种存在于植物细胞壁中的天然高分子化合物，主要由苯丙烷单体通过共价键连接而成。
木质素在全球范围内广泛分布，是植物细胞壁的主要成分，对植物的生长和发育具有重要作用。
近年来，随着木质素研究的深入，人们对其结构和性质有了更深入的了
解。
木质素的提取和分离技术逐渐得到完善，为木质素的应用提供了丰富的资源。
在木质素的化学改性方面，研究者们通过氧化、还原、酯化等方法对木质素进行改性，使其具有更好的溶解性、流动性和生物利用度。
木质素在多个领域具有广泛的应用前景。
在环保领域，木质素可以作为一种生物降解材料，减少塑料污染。
在材料领域，木质素可以作为聚合物基质，制备高性能的复合材料。
在能源领域，木质素可作为生物燃料的生产原料，有助于实现能源的可持续发展。
然而，木质素研究仍面临一些挑战，如木质素的结构复杂、制备过程繁琐等问题。
此外，木质素的生物利用度较低，需要进一步提高。
在未来，随着科学技术的进步，木质素的研究将不断深入，其在各个领域的应用也将得到拓展。
总之，木质素作为一种具有广泛应用前景的天然高分子化合物，其研究价值日益凸显。
木质素提取及其应用研究进展
掉 ，很 少得 到 有效利 用 【。 ¨
发生高度缩合反应造成的【。 作为后一类分离方法的典型例子是造纸的制
浆过程 。传统的制浆方法有两种 ：一种是碱法制 浆 ，碱法蒸煮中，使用碱液处理植物原料。根据
所用 的碱 料 不 同 ，又 分 为石 灰法 、烧 碱 法 和硫 酸
溶 剂 （ 和 少量 催 化 剂 共 同作 用 下 ） 或 良好 的溶 解性
据介绍 ，利用硫酸盐木质素或直接利用硫 酸 盐法制浆黑液配置的植物生长刺激剂在苗圃中处 理云杉和松树树苗 ，可 以明显提高苗木移植后的 成活率和生长率。制备的含氮硫酸盐木质素羧基 含量低 ，而羟基和氨基含量增加 ，可提高棉花等
制备的氨氮木质素。木质素分子含有活性集团 ， 具有较强的螯合 ｌ能和胶体性能 ，可与土壤中易 生
缺的重金属元素肥料如铁 、铜 、锌等络合 ，故木
质素可作为有机微量元素肥料使用【。 ９ 】
３１ 作 土 壤 改 良剂 ．３ ．
２１ ０ １年第 ３期
新疆４ ． ／ｒ ５．
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木 质 素提 取 及 其应 用研 究进 展
王 婷
（ 新疆化工设计研 究院，乌鲁木齐 ８ ０ ０ ） ３ ０ ６
摘
要：木质素主要来源于制浆造纸过程 中的黑液，具有潜在 工业价值 ，应 用前 景十分 广阔。本 文
介 绍 了木质 素的提取 方法 以及 木质素在农 林业 、石油化 工、水泥及混凝土工业、高分子材
传统制浆法使用水作为溶剂 ，制浆过程中产 生大量废水， 废水中含有大量的有机物 ，尤其是木 质素 ， 不仅造成环境污染还造成资源的大量浪费。
质素 、乙醇木质素、硫木质素 、酚木质素 、有机
木质素CAS8068(二)2024
木质素CAS8068（二）木质素（CAS 8068-09-5）是一种全球性重要的天然高分子有机化合物。
它是一种非均聚物，由苯环和二氧杂环组成。
木质素在许多领域具有广泛的应用，如能源、化工和环境保护等。
本文将从五个方面介绍木质素的性质、用途和研究进展。
一、木质素的结构和特性1. 木质素的化学结构2. 木质素的物理性质3. 木质素的化学性质4. 木质素的稳定性5. 木质素的合成方法二、木质素的应用领域1. 木质素在能源领域的应用2. 木质素在化工领域的应用3. 木质素在环境保护领域的应用4. 木质素在纺织领域的应用5. 木质素在医药领域的应用三、木质素的生物降解和利用1. 微生物对木质素的降解能力2. 木质素的生物转化机制3. 木质素的生物降解途径4. 木质素的酶促降解5. 木质素的生物利用方法四、木质素的环境行为和生态效应1. 木质素在环境中的分布和迁移2. 木质素对环境的影响3. 木质素的降解产物对环境的影响4. 木质素对水体生态系统的影响5. 木质素对土壤生态系统的影响五、木质素的研究进展和未来发展方向1. 木质素的研究现状2. 木质素研究的主要进展3. 木质素研究中的挑战和问题4. 未来木质素研究的发展方向5. 木质素研究的潜在应用和前景展望综上所述，木质素（CAS 8068-09-5）是一种具有重要性的天然有机化合物，在能源、化工和环境保护等领域具有广泛的应用。
随着研究的不断深入，木质素的结构、性质和应用正得到越来越多的关注。
未来的研究应集中于解决木质素的合成、降解和利用等领域的挑战，以实现木质素在可持续发展和环境友好型产业中的更广泛应用。
木质素的提取方法及综合利用研究进展
近年来，许多科研人员致力于优化木质素的提取方法。其中，超声波辅助提取 和微波辅助提取因其高效、环保的特性而受到广泛。超声波的空化作用可以加 速木质素与溶剂的混合，从而提高提取效率。而微波则可以通过其热效应使木 质素更容易从木材中释放出来。
除了提取方法，木质素的纯化也是研究的重点。由于木质素在提取过程中常常 与其它物质如纤维素、半纤维素等混合在一பைடு நூலகம்，因此需要进一步纯化以获得高 纯度的木质素。目前，常用的纯化方法包括沉淀法、柱层析、膜分离等。
物理法是通过物理手段如高温、高压或超声波等将木质素从植物细胞壁中分离 出来。物理法的优点是条件温和、对环境友好且提取效率较高，但设备成本较 高。
3、综合利用
木质素的综合利用途径主要包括以下几个方面：
(1)医药领域：木质素具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理作用，可被用于制备 药物。例如，从松树皮中提取的木质素可以用于治疗慢性肾功能衰竭。
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在黑木耳多糖提取完成后，需要进行综合利用。黑木耳多糖具有广泛的生物活 性，可以应用于医药、保健品、化妆品等多个领域。例如，将黑木耳多糖添加 到药品中，可以用来治疗癌症、肝炎等疾病；将黑木耳多糖添加到保健品中， 可以增强人体免疫力、抗氧化能力；将黑木耳多糖添加到化妆品中，可以起到 保湿、抗衰老的作用。
在未来，随着科技的不断进步和研究深入，木质素的提取方法和综合利用将会 取得更大的突破。例如，可以利用人工智能和大数据技术对木质素的性质和功 能进行预测和分析，开发更加高效和环保的提取方法和综合利用技术。同时， 也可以探索木质素在其他领域的应用，如能源领域等。
5、结论
木质素的提取方法和综合利用研究在医药、农药、兽药、化妆品等领域具有广 泛的应用前景。然而仍存在一些挑战，例如不同来源木质素的结构差异和质量 不稳定等问题。为了推动木质素的应用研究和发展，需要进一步深入研究木质 素的性质和功能，开发高效的提取方法和综合利用技术。
木质素的利用实验报告
一、实验目的1. 了解木质素的结构与性质；2. 探讨木质素在环保、化工、医药等领域的应用；3. 通过实验，掌握木质素提取、纯化、应用等基本操作。
二、实验原理木质素是植物细胞壁的主要成分之一，具有可再生、可降解等特点。
近年来，随着环保意识的提高，木质素的利用越来越受到关注。
本实验主要探讨木质素在环保、化工、医药等领域的应用，通过提取、纯化、应用等步骤，了解木质素的基本性质和应用。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：木质纤维素原料、水、乙醇、氢氧化钠、盐酸、氧化剂、还原剂等；2. 实验仪器：分析天平、磁力搅拌器、恒温水浴锅、旋转蒸发仪、真空干燥箱、滤纸等。
四、实验步骤1. 木质素的提取（1）将木质纤维素原料粉碎，过筛，取适量置于烧杯中；（2）加入一定量的水，搅拌溶解；（3）加入适量的氢氧化钠，调节pH值为11；（4）加热至沸腾，保持沸腾状态30分钟；（5）冷却后，加入适量的盐酸，调节pH值为7；（6）过滤，收集滤液。
2. 木质素的纯化（1）将滤液加入适量的乙醇，静置过夜；（2）过滤，收集沉淀；（3）将沉淀置于真空干燥箱中，干燥至恒重。
3. 木质素的应用（1）环保领域：将纯化后的木质素与淀粉、聚丙烯酸等材料混合，制备生物降解材料；（2）化工领域：将木质素与氧化剂、还原剂等反应，制备木质素基活性炭；（3）医药领域：将木质素与抗菌药物、抗肿瘤药物等复合，制备新型药物。
五、实验结果与分析1. 木质素的提取：通过实验，成功提取出木质素，提取率为85%；2. 木质素的纯化：通过实验，纯化出木质素，纯度为90%；3. 木质素的应用：在环保、化工、医药等领域，木质素表现出良好的应用前景。
六、实验结论1. 木质素是一种具有广泛应用前景的可再生资源；2. 通过提取、纯化等操作，可以有效地利用木质素；3. 木质素在环保、化工、医药等领域具有广泛的应用前景。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全操作，避免化学品泄漏；2. 实验过程中，严格控制实验条件，确保实验结果的准确性；3. 实验结束后，对实验器材进行清洗、消毒，保持实验室卫生。
木质素的研究进展
毕业论文( 2012届 )课题名称：木质素的研究进展专业：生物化工工艺2012年3 月目录摘要 (2)Abstract (3)第一章木质素的结构和分类 (4)1.1 木质素的元素组成及结构 (4)1.1.1 木质素的元素组成 (4)1.1.2 木质素的结构 (4)1.2 木质素的化学特性 (4)1.3 工业木质素 (4)第二章木质素的工业应用领域 (5)2. 1 木质素在化肥领域的应用 (5)2. 2 木质素在高分子材料中的应用 (6)2. 2. 1 在橡胶工业中的应用 (6)2. 2. 2 在塑料工业中的应用 (7)2. 2. 3 在聚氨酯工业中的应用 (7)2. 2. 4 在黏合剂方面的应用 (8)2. 3 木质素吸附剂 (9)2. 4 小结 (11)第三章木质素在生物科技方面的发展 (11)3.1 木质素降解菌株和降解酶的研究 (11)3.2 木质素合成的基因调控研究 (13)3.3 其他酶和小分子物质的研究 (14)3.4 小结 (15)第四章展望与总结 (16)参考文献： (17)致谢 (21)木质素的研究进展摘要 :介绍了木质素的来源、元素组成、化学结构及分类 ,综述了木质素在农业、高分子化学及吸附剂领域的研究现状 ,对木质素应用研究的未来趋势行了分析和论。
人类利用木质素已有几千年的历史 ,真正开始研究木质素则是在 1930年以后 ,而且至今木质素还没有得到很好的利用因此 ,有效利用木质素 ,减少环境污染已成为当前研究的热点和难点问题。
目前 ,对木质素的利用已积累了一些技术和方法 ,但利用率不足 10% ,大部仍以废物形式排出 ,污染环境 ,浪费资源。
随着人们对生态环境问题的日益重视 ,木质素的利用将成为人类“可持续发展战略”的一个重要组成部分 ,并形成环保节能、自然资源的综合利用及闭路循环技术等涉及多个方面的一项系统工程。
对生物法处理木质素进行了简要概述，包括微生物降解、生物法酸析提取木质素以及生物法纯化木质素的效果及其研究进展。
木质素的应用研究进展
创木基结构及对羟基本结构，其结构式如图1所示。
这三种结构1 引言木质素（lignin）是一种结构极为复杂的高分子聚合物，其单元的生物形成过程基本一致，都是先由葡萄糖进行芳环化反是构成陆生植物的主要组成部分，大约占陆生植物的生物量总应得到草莽酸，再由草莽酸经反应制备而来。
木质素类聚合物值的30%。
木质素大部分均存在于陆生植物的木质部中，其在自的分子结构非常复杂，因为其不仅是多芳环缩合物，而且是自[1]然界中天然存在的高分子。
因此，尽管对木质素分子结构的研然界中的储量非常大，仅低于纤维素，并且以500亿吨/年的速[2]究非常早也非常多，但是到目前为止木质素的具体分子结构仍度增加。
作为一种天然高分子化合物，木质素是一类非常有价然没有得到确证。
近年来，得益于化学分析技术的快速发展，值的可再生资源，尽管其储量非常的丰富，然而利用率却很科研工作者已提出了关于木质素结构的数十种模型，其中通过低。
绝大部分的木质素经浓缩后燃烧，作为低值燃料进行应[3]计算机分子模拟得出的结构模型更为合理，也和真实结构更为用，或者直接便以“黑液”的形式排放到江河湖泊中，这样的接近。
话既是对有用资源的浪费，又会对地表及地下水源造成严重的[4-6]污染。
木质素最初的使用形式是木质素盐，其是作为阴离子表面活性剂进行使用的，其分子结构中既有疏水基团又有亲水基团。
然而由于受到自身结构特征的限制，其表面活性并不是很图1 木质素分子结构的三种基本单元高，因其也限制了木质素的应用。
为了提高木质素聚合物的表3 木质素表面活性剂的应用3.1 在混凝土中的应用面活性，进而拓展其应用范围，科研工作者开始研究如何对木目前国内外均广泛采用木质素磺酸盐作为混凝土减水剂，质素的化学结构进行改性。
目前主要的改性措施是通过磺甲基其具有强度高、缓凝、坍落度损失低等优势，其综合性能已能化、氧化、羟甲基化、胺化等化学反应在木质素的分子结构中引入其他的亲油或亲水基团，将其制备为铵盐、钾盐、钠盐、够和工业上所广泛应用的萘系减水剂相媲美，这实现了木质素铬盐及非离子表面活性剂化合物。
木质素抗氧化活性的构效关系研究及应用进展
木质纤维素（包括纤维素、半纤维素和木质素）是世界上储量最丰富的可再生生物质资源，同时也是化石资源的有力替代者。
木质纤维素中的纤维素和半纤维素可用于制浆造纸和生物炼制，而副产品木质素则多作为低值燃料燃烧，造成资源的巨大浪费。
对木质素进行高值化利用，不仅可缓解资源短缺问题，还可保护环境，促进“碳减排”和“碳中和”。
木质素相对分子质量分布较宽且结构多变，深入发掘木质素的天然功能，开展其在相应领域的转化应用，是推动木质素清洁、高效、高值利用的重要途径。
基于木质素独特的芳香性，将其或其衍生物转化为精细化学品并应用在日化、化工及医药领域的报道日益增多。
此外，木质素更是凭借其抑菌、抗紫外、抗病毒等生物活性，成为近年来备受关注的抗生素替代产品之一，有研究表明，这些功效都与木质素的抗氧化特性有关。
作为一种天然多酚类聚合物，木质素具有可生物降解、热稳定性好等优点，同时可以清除自由基，已作为抗氧化剂应用在食品包装、化妆品、高分子材料等领域。
由此可见，木质素的抗氧化特性为其高值转化利用开拓了思路。
为了更好地推动木质素抗氧化研究，本文系统地综述了木质素抗氧化活性的研究进展及应用现状，并对其中存在的科学问题进行了分析和总结。
摘要：木质素是一种储量丰富、环境友好的多酚类生物聚合物，可作为天然抗氧化剂使用。
同时，木质素具有光稳定性好、抗紫外、可生物降解等优势，如何更好地开发和利用其抗氧化功能引起了研究者的广泛关注。
首先，该文重点回顾了国内外在木质素抗氧化构效关系方面的研究进展，归纳总结了木质素结构对其抗氧化能力的影响规律及其作用机制，并讨论了目前木质素抗氧化构效关系研究面临的主要问题；其次，从分级纯化、纳米化和化学改性3种技术方法出发，介绍了近年来研究人员在强化木质素抗氧化能力方面做出的努力；最后，基于木质素在防晒护肤品、高分子功能复合材料和医药材料中的应用现状，评述了木质素抗氧化特性对紫外防护、热氧稳定性、抑菌等性能的贡献，为今后木质素基功能材料的制备及应用提供一定参考。
木质素的应用研究现状及展望
１ 在 表 面 活 性 剂 中的应 用
对 木 质 素 表 面 活 性 剂 的研 究 主要 集 中在 对 木
处理抗生素类化学制药废水 ， 确定 了最佳使用 ， 过 化 学 改 杨 通
性， 进行了絮凝条件优选试验 ； 乔瑞平等【 用聚合 蛙 氯化铝和木质素改性脱色剂絮凝剂对制浆造纸废 水进行 了深度脱色处理 ； 刘德启【】 ｌ ０ 用脲醛预聚体改 性木质素絮凝剂 ，对重革废水 的脱色效果进行研 究， 确定 了脲醛的最佳摩尔比。
ｌ ｎ ， ｅ ｉ ｄ ｅ ｉｅ ｐ ｘ ｅ ｉ ｙ ｔ ｅ ｉ ｎ ｉｉ ｅ ｇｎ ｅ ｎ ． ｄ ａ ｐ ｉａｉｎ ｐ ｏ ｐ ｃ ｆｌ ｎ ｎ ｗ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｔ ｒ ｓｎ ａ ｈ ｓ ，ｅ ｏ ｙ ｒ ｓ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ａ ｄ ｃｖ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ａｎ ｐ ｌ ｔ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ｉ ｉ ａ ｒｐ ｓ ｄ ｖ ｎ ｉ ｃ ｏ ｇ
化
学
工
程
师
Ｃ ｅ ｉ ｌ ｎｉ ｅ ｈｍ ｃ Ｅ ｇ ｅｒ ａ ｎ 文章编号：０ ２ １ ２ （０ ２ ０ — ｏｏ ０ １０ — ４ ２ １ ） ０ ５ 一 ２ １ ２
２ １ 年第 ｏ 期 ０２ ２
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木质素的应用研究现状及展望
张诺 瑶
（ 中航 工业燃气涡轮研究院。 四川 江油 ６ １ ０ ） ２ ７ ３
因需要较长的热压时间、 较高的热压温度和酸 度， 木质素本身并不适合作为胶粘剂。但利用酶解 木质素代替部分苯酚 ， 在经济和社会效益上都非常
中图分类号： ６６２ ０ ３． 文献标识码 ： Ａ
Ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｔ ｓａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃ ｆ ｉ ｎ ｎ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｎ ａ ｕ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ｇ ｉ ｐ ｌ ｔ ｓ ｌ ｃ ｏ
木质素的应用研究现状与进展_秋增昌
木质素的应用研究现状与进展秋增昌，王海毅（陕西科技大学造纸工程学院， 陕西， 咸阳， ７１２０８１） 摘 要：简要地描述了在制浆造纸行业中木质素结构的研究进展，并比较详细的介绍了木质素工业应用的研究现状。
从制浆废水中提取的木质素及其衍生物在农业、石油化工、水泥及混凝土工业、塑料和高分子材料等工业中有着很广泛的应用。
指出作为仅次于纤维素产量的木质素有望成为未来世界比较有影响力的一种可再生资源。
对制浆废液中的木质素进行综合利用能在一定程度上减轻造纸工业的污染。
关键词：制浆黑液；木素衍生物；表面活性剂；增强剂；助留剂；塑料 中图分类号：ＴＳ７９ 文献标识码：Ａ木质素（简称木素ｌｉｇｎｉｎ）与纤维素及半纤维素共同形成植物体骨架， 是自然界中在数量上仅次于纤维素的第二大天然高分子材料。
每年都以６００万亿ｔ的速度再生， 因而是极具潜力的可再生资源。
制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约１．４亿ｔ纤维素， 同时得到５ ０００万ｔ左右的木质素副产品，但迄今为止， 超过９５％的木质素仍然主要作为工业制浆的废弃物，随废水直接排入江河或浓缩后烧掉，绝少得到高效利用。
从制浆废液中提取出的木质素分子量在几百到几百万之间，且具有显著的多分散性，不溶于水，具有良好的物理、化学性能，如阻燃、耐溶剂性能，良好的热稳定性能。
木质素一般以碱木素形式存在，而碱木素是重要的化工原料，开展化学综合利用，对造纸厂黑液治理有重要意义。
造纸黑液的排放不仅造成资源的很大浪费， 同时又污染环境， 对其进行综合开发、利用对经济的发展和环境保护都具有现实意义。
随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深刻，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视，环境、资源问题日益突出，对木质素的综合高效利用也受到人们的重视。
世界上发达国家都把木素资源利用作为跨世纪的研究课题。
１ 木质素的结构研究１．１ 木质素的结构特征木质素是结构复杂的芳香族天然高分子聚合物，具有三维网状空间结构，含有多种功能基，木质素结构单元之间的联接方式较多且位置不同，具有潜在的反应性能和反应点，因此可对其进行化学改性，开发木素型化工材料。
木质素的功能化与应用研究进展
木质素的功能化与应用研究进展木质素是一种在植物细胞壁中存在的复杂有机化合物，具有广泛的功能和应用。
近年来，人们对木质素的功能化与应用进行了深入研究，并取得了一系列重要进展。
首先，木质素的功能化研究主要集中在提取和分离纯化木质素以及改善木质素的性质和功能两个方面。
提取纯化木质素是为了进一步深入研究木质素的结构与性质，为其功能化应用提供基础支撑。
改善木质素的性质和功能则是为了扩大其应用范围和增强其性能。
目前，常用的功能化方法主要包括酸碱法、酶法、氧化还原法和化学改性等。
通过这些方法，我们可以调控木质素的结构，提高其溶解性、降低分子量、改善热稳定性等，从而为其应用于材料、化工、医药以及环境领域提供更多可能性。
其次，木质素的应用研究主要集中在材料科学、化学合成、医药和环境治理四个方面。
在材料科学领域，木质素被广泛用作增强材料、复合材料和聚合物材料的添加剂，以提高材料的力学性能、热性能、防火性能等。
在化学合成领域，木质素常用作原料或催化剂，参与各种有机合成反应，例如多糖、生物羟基磷酸酯以及荧光染料的制备等。
在医药领域，木质素被发现具有良好的抗氧化、抗菌、抗病毒和抗肿瘤等活性，因此被广泛应用于药物的研发和制备。
在环境治理领域，木质素可用于废水处理、土壤改良和土壤重金属污染修复等方面，因为其具有良好的吸附能力和解毒作用。
另外，近年来，越来越多的研究关注于利用生物技术手段提高木质素的产量和提高其功能。
通过基因工程和遗传改良等手段，可以调控植物合成木质素的相关基因表达，从而实现高产和改良木质素的结构与性质。
同时，利用生物技术还可以合成新型的功能化木质素分子，为其在材料、医药和化学等领域的应用提供更多可能性。
综上所述，木质素的功能化与应用研究取得了良好的进展。
通过提取和分离纯化以及改善木质素的性质和功能，我们不断扩大木质素的应用范围和增强其性能。
尤其是在材料科学、化学合成、医药和环境治理领域，木质素显示出巨大的潜力。
木质素的结构研究与应用
木质素的结构研究与应用一、本文概述木质素是一种天然的高分子有机化合物，广泛存在于植物细胞壁中，是构成植物骨架的主要成分之一。
由于其独特的化学结构和生物降解性，木质素在多个领域具有广泛的应用价值。
本文旨在深入探讨木质素的结构特点、化学性质及其在不同领域的应用现状，以期为木质素的高效利用和可持续发展提供理论支持和实践指导。
本文将对木质素的基本结构进行详细介绍，包括其分子组成、化学键合方式以及空间构型等方面。
通过对木质素结构的深入剖析，有助于我们更好地理解其化学性质和潜在应用价值。
本文将重点阐述木质素在不同领域的应用情况。
例如，在生物质能源领域，木质素可作为生物质燃料和生物柴油的原料；在材料科学领域，木质素可用于制备高性能的复合材料、塑料和胶粘剂等；在环境保护领域，木质素可用于土壤改良、污水处理和生物质炭的制备等方面。
通过对这些应用案例的分析，我们可以充分了解木质素在不同领域的优势和局限性。
本文还将对木质素的应用前景进行展望，探讨如何通过技术创新和产业升级来推动木质素的高效利用和可持续发展。
我们也将关注木质素研究领域的未来发展趋势，以期为相关领域的研究人员和从业者提供有益的参考和启示。
本文将从多个角度对木质素的结构研究和应用进行全面综述，旨在为木质素的高效利用和可持续发展提供理论支持和实践指导。
二、木质素的结构特性木质素是一种复杂的高分子聚合物，其结构特性独特且复杂。
从化学组成上看，木质素主要由苯丙烷单元构成，这些单元通过各种化学键（如醚键、碳-碳键和酯键）相互连接，形成了复杂的网络结构。
这些苯丙烷单元主要有三种类型：愈创木基（G）、紫丁香基（S）和对羟基苯基（H），它们的比例和连接方式因植物种类的不同而有所差异。
从空间结构上看，木质素呈现出一种无定形的三维网状结构。
这种结构使得木质素具有很高的机械强度，同时也是植物细胞壁的主要成分之一，对植物体的支撑和保护起着重要作用。
再者，木质素具有一定的化学稳定性。
木质素的分离提取应用研究进展
木质素的分离提取应用研究进展一、概述作为植物细胞壁的主要组成成分之一，是一种复杂的芳香族高分子聚合物。
其在植物细胞壁中起到强化细胞壁结构、提供机械支撑以及参与植物防御反应的作用。
随着科技的进步和研究的深入，木质素的应用领域正逐渐拓宽，其在工业、农业、医药等多个领域展现出巨大的潜力。
木质素的分离提取技术取得了显著进展。
传统的木质素提取方法主要依赖于化学溶剂，如硫酸、氢氧化钠等，这些方法不仅操作复杂，而且对环境影响较大。
随着环保意识的增强和绿色化学的发展，研究者们开始探索更为环保、高效的木质素提取方法，如酶法、超声波辅助提取、微波辅助提取等。
这些方法不仅提高了木质素的提取效率，还降低了对环境的污染。
在应用领域方面，木质素的应用范围正在不断扩展。
在造纸工业中，木质素被用作纸张的增强剂，提高纸张的强度和耐久性。
在生物燃料领域，木质素可作为生物柴油的原料，通过酯化反应转化为生物柴油，为可持续能源的发展提供了新的途径。
木质素在医药、化妆品、食品等领域也有广泛的应用前景，如作为药物的载体、化妆品的增稠剂、食品的抗氧化剂等。
木质素的分离提取及应用研究正处于快速发展阶段，其在多个领域的应用潜力正在被不断挖掘。
随着科技的进步和研究的深入，木质素的应用前景将更加广阔。
1. 简述木质素的基本性质及其在自然界中的分布。
《木质素的分离提取应用研究进展》之“木质素的基本性质及其在自然界中的分布简述”段落内容木质素是一种天然高分子有机化合物，广泛存在于植物细胞壁中，特别是在木材和植物纤维部分。
其基本性质包括其复杂的化学结构、良好的生物可降解性和作为天然高分子聚合物的独特物理特性。
它是一种芳香族高分子化合物，主要由苯丙烷单元组成，并且呈现出显著的立体化学异质性。
在自然界中，木质素的分布非常广泛。
主要存在于植物的细胞壁中，尤其是硬木和软木的木质部分。
草本植物、草本植物纤维以及某些农业废弃物中也含有丰富木质素。
随着植物的生长和发育，木质素在细胞壁中形成并累积，为植物提供结构支持和保护。
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木质素的应用研究进展
木质素的应用研究进展转载2010-01-2908:43:41中国人造革合成革网
木质素又称作木素,是自然界唯一能提供可再生芳基化合物的非石油资源,且数量仅次于纤维素,为第二多天然高分子材料[1,2]。
木质素主要源于工业制浆的副废物,由于其自然降解时间较长,排放掉对环境有不利影响。
随环境、资源问题的日益突出,对木质素的充分利用越来越受到人们的重视。
利用木质素的方式概括起来有两种:一是通过化学或生物方法将木质素降解为小分子后用作化
一是以大分子形式直接利用,这是目前木质素的主要利用方式。
工原料;
木质素广泛存在于植物体中,是复杂的天然芳香族聚合物。
在提取和分离过程中木质素原有结构可能会被破坏,因此确定木质素的准确结构较困难。
通过对木质素碎片的结构研究并结合生物化学解释,认为木质素由多个苯丙烷结构单元组成,结构相似的对羟基肉桂醇、松柏醇或芥子醇的苯氧基偶合,形成一种异质多晶天然高分子聚合物。
研究发现,木质素结构单元之间的联接方式较多且不一致,并且提取木质素的标本不同,其组成与结构也不同。
天然结构中,单元间主要联接方式是β-O-4和α-O-4,约占50%左右;其他有代表性键型是β-5、β-1、5-5等。
1木质素高分子的利用
目前木质素主要以大分子形式利用,主要利用其良好的分散性、粘合性和表面活性。
1.1在土木工程中的应用
国内和前苏联等国开展了此方面的研究。
源于非木本植物的工业木质素衍生物分子量相对较低,其中木糖成分含量高,适于用作水泥缓凝剂。
卢今怡,郁维新等开展了将木素磺酸盐用于解决混凝土工程中水泥的水化热问题的研究。
1.2在树脂粘合剂合成中的应用
木质素可用于制备酚-醛粘合剂,替代部分酚醛,同时改善粘合剂的性能。
木质
素用于酚-醛树脂粘合剂制备的方法可分为两类:直接法和改性法。
直接法反应简单,但木质素取代酚醛量较少;而改性法中因改性木质素和其它树脂成分有较好的化学
亲合性,木质素取代的酚醛量则增加,制得的木质素胶有较强的交联固化性。
刘启明、徐长妍、卫民等将木质素直接用于酚-醛粘合剂的制备反应。
木质素的改性方
法有化学法和非化学法。
化学改性方法主要有羟甲基化、酚羟基化、脱烷基化等;
非化学法包括物理法(以超滤法为主),生物发酵等方法。
王春鹏、赵临五等对比了
木质素经羟甲基化和酚羟基化后再与酚醛反应制胶两条工艺路线,结果表明两种方
法都可以增加木质素的替代量并改善了树脂粘合剂的性能,但后者效果更明显。
国
外开展了木质素经生物发酵处理后再用于粘合剂制备与应用的研究。
木质素还作为甲醛捕捉剂直接掺入用于降低未反应甲醛的散发量。
1.3在分散剂和表面活性剂中的应用
木质素及其改性产品具有良好的分散性和表面活性并且无毒,可用于多个工业
领域[14-17]:木素磺酸盐用作染料溶液的稳定剂、除虫杀菌剂的分散剂、粘土或固体燃料水悬浮液稳定剂、循环冷凝水的缓蚀阻垢剂等;在石油钻探中木素木素磺酸盐在石油三次磺酸盐及改性产品被用于改善泥浆的流度和流变学性质;
开采中是常用的牺牲剂[18];木素磺酸盐还可用作石油、沥青、蜡等的乳化
剂。
改善木素磺酸盐表面活性常用的化学方法是在酸性介质中用空气氧化。
与其它
表面活性物质混配使用也是常用的改善木素磺酸盐表面活性的方法.
1.4在皮革鞣剂制备中的应用
木质素磺酸盐直接用于皮革鞣制效果不好。
要经化学改性使木素改性产物具有
合适的粒子半径分布、较好的水溶性并带上能与皮胶原蛋白活性基团反应的官能团,即可用于皮革的鞣制或复鞣。
改性适宜的木素磺酸盐(复)鞣剂处理后的成革性能可
以满足市场需求,并有助于减少制革污水中铬离子对环境的污染。
主要改性方法有:木素磺酸与苯酚、甲醛缩合;木素磺酸与二羟甲基脲-酚磺酸缩合;木素磺酸与
4,4'-二羟基二苯砜缩合;木素磺酸与双氰胺、甲醛缩合;木素磺酸与铝盐或铬盐形成铬合物后与磺化酚醛缩合。
代表性产品有:拜耳公司的RetinganR6、前苏联的
ддAM-2-C、CпC、四川大学[19-21]研制的焦油酚-木
素磺酸缩合物、橡碗改性木素磺酸盐鞣剂等。
木素磺酸也可用于树脂的喷雾干燥以改善产品的电性和分散性。
2木质素的降解利用
木质素天然结构中有苯丙烷结构单元,在适当的条件下木质素聚合物可降解为芳香族或脂肪族有机小分子化合物。
因此木质素被人们看作可替代石油并可再生的化工原料资源。
目前降解木质素的化学方法主要有:水解、热解、氧化降解等。
木质素分子结构中的β-O或α-O键断裂可得到羟基小分子-酚及取代酚;如保留完整苯环,断裂其它联接键则可得到苯及取代苯;脂肪族三碳结构从苯环上断裂下来可得到饱和或不饱和碳氢化合物;氧化断裂木质素可得到分子量不同的有机酸。
上述降解方式可同时得到有机硫化物及CO、CO2、H2等低分子化合物。
但化学方法降解木质素时因木质素断裂的化学键健能较高,其不易断裂,则连接单元不易水解。
目前降解木质素的化学方法尚不完善,有少数几种小分子物质可由木质素降解获得,如香草醛(俗名香兰素)可由针叶木亚硫酸盐制浆废液发酵脱去碳水化合物后与氢氧化钠反应,再经空气氧化制得;二甲基醚和二甲基亚砜也可由降解木质素制得。
目前发现自然界中有三种酶可降解木质素[24-26]:木素过氧化物酶(Lip)、锰过氧化物酶(Mnp)和酚氧化酶(又叫漆Laccase)。
木素过氧化物酶和锰过氧化物酶可使木质素分子中Cβ-Cα键断裂成为苯氧残基。
漆酶对木质素有降解和聚合的双重作用,研究证实漆酶对木质的聚合作用大于降解作用。
木质素生物降解目前实际应用尚不多见。
3木质素的其它应用
碱木素能吸收紫外线,对光敏及氧敏农药有稳定作用,且具有无毒、能够生化降解、不残留污染物等优点,可用作农药缓释剂;改性木素可用作啤酒的非生物稳定剂;硫酸盐木素可用于制备优质粉状活性炭。
木质素及其改性物还有其它用途:用于防晒护肤品生产、有机饲料生产、苗木促长、土壤改良、公路除尘、陶瓷加工、黑色金属冶炼等领域。
4结束
语木质素分子结构、化学修饰、生化降解等研究是今后木质素利用研究的
重要内容。
随着基础理论研究的深入,应用技术的进步,木质素必将得到充分利用。