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功能化碳纳米点在木材表面耐光老化的应用研究
1
作者 张龙飞 杨博涵 +3 位作者 彭立民 程献宝 吕少一 王思群 《木材科学与技术》 北大核心 2024年第5期21-31,共11页
木材表面耐光老化处理是提升其光稳定性的有效途径之一。研究以杉木粉为碳源,通过水热反应制备初级碳纳米点(carbondots, CDs),再以四甲基哌啶胺化合物(tetramethylpiperidin-amine,TAM)为表面功能化修饰剂,获得以哌啶胺功能化的碳纳米... 木材表面耐光老化处理是提升其光稳定性的有效途径之一。研究以杉木粉为碳源,通过水热反应制备初级碳纳米点(carbondots, CDs),再以四甲基哌啶胺化合物(tetramethylpiperidin-amine,TAM)为表面功能化修饰剂,获得以哌啶胺功能化的碳纳米点(TAM-CDs)。采用荧光光谱和表面色度参数测试等方法分析TAM-CDs的光学性能和TAM-CDs浸渍处理非洲白梧桐(Triplochiton scleroxylon)薄木的性能,运用CIE色度坐标探究功能化木材黄变过程的色度变化规律。结果表明,合成的TAM-CDs平均粒径约5 nm,其水溶液具有较好的紫外线吸收性能,最大荧光发射波长为448 nm;CIE色度坐标变化轨迹揭示TAM-CDs具有良好的抑制木材表面黄变效果,可显著延缓木材表面的光老化行为。 展开更多
关键词 木材 碳纳米点 光致发光 耐光性能 功能涂层
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生物质纤维素基碳气凝胶材料研究进展 被引量：13
2
作者 陈媛 韩雁明 +3 位作者 范东斌 晏婷婷 李改云 王思群 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期88-98,共11页
作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物... 作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物相容性,是近年来纳米功能性材料领域的研究热点之一。生物质纤维素基碳气凝胶原材料来源广泛,包括木材、竹材、果蔬等植物及其加工物、海洋生物和细菌等。基于原料形态不同,本研究将生物质纤维素基碳气凝胶的制备方法归结为凝胶炭化法和生物质直接炭化法,并详细介绍2种方法的制备工艺。基于生物质纤维素基碳气凝胶独特的层级孔状结构,本研究概述碳气凝胶的轻质多孔、疏水性、稳定性和导电性以及生物质纤维素基碳气凝的金属掺杂和杂原子掺杂改性,这些优异的材料特性使其在隔热、电化学、吸附等领域有着广泛应用,并有望渗透到药物缓释、抗菌材料、组织工程和电磁屏蔽等更多的前瞻性新兴材料领域。围绕生物质纤维素基碳气凝胶的功能化制备、性能表征和应用,创新性的研究理论和研究方法正在不断涌现,本研究在深入分析研究现状的基础上,展望生物质纤维素基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景。生物质纤维素基碳气凝胶作为一种新型绿色材料,以其独特的热学、电学、光学及力学性能,可为生物质的高值化、功能化应用提供更多的研究思路,具有更加广泛的应用前景。 展开更多
关键词 纤维素 碳气凝胶 生物质 制备 性能
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碳量子点复合TiO_(2)木材涂层制备及其净化甲醛气体的研究 被引量：4
3
作者 张龙飞 海日汗 +2 位作者 王思群 陈志林 王雅梅 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期113-122,共10页
【目的】为提高二氧化钛(TiO_(2))光催化剂净化甲醛气体污染物的能力,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点(CDs)掺杂改性TiO_(2),可大幅度提高TiO_(2)光催化性能。【方法】采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对亲水性纳米TiO_... 【目的】为提高二氧化钛(TiO_(2))光催化剂净化甲醛气体污染物的能力,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点(CDs)掺杂改性TiO_(2),可大幅度提高TiO_(2)光催化性能。【方法】采用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对亲水性纳米TiO_(2)进行表面改性,并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO_(2)制备了TiO_(2)-CDs复合光催化木材功能涂层。借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO_(2)复合光催化剂进行表征,并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降解实验。【结果】合成的CDs粒径尺寸为3~6 nm,表现为较好的石墨相结构,且CDs光致发光具有一定的激发依赖性。CDs功能化TiO_(2)复合材料不仅在紫外光区域有较强的吸收,而且在400~500 nm波长范围内具有更宽的吸收带,CDs负载TiO_(2)光催化涂层分别在紫外光源与紫外结合可见光源条件下对甲醛气体的净化效率达到68.26%和81.63%,较未改性的TiO_(2)木材涂层提高了35.55%和38.71%,同时TiO_(2)-CDs木材涂层可显著降低木材表面润湿性,其表面水接触角为96.4°,较对照组木材(62.5°)提升了54.24%。表面涂饰对木材表观颜色影响较小,TiO_(2)-CDs净醛功能化木材的表面亮度较对照组木材轻微降低了5.22%,表面色差较对照组为11.03。此外,TiO_(2)-CDs木材涂层具有优良的可重复使用性能,相比第一次循环,7次循环后试样对甲醛气体的降解效率仅分别下降了3.54%和2.56%。【结论】CDs掺杂功能化可拓宽TiO_(2)光催化剂在可见光区域净化甲醛气体污染物的能力,同时改善木材表面润湿性,且对木材表观颜色影响较小,对于开发具有净化室内甲醛气体污染物功能的木质材料意义重大。 展开更多
关键词 碳量子点 二氧化钛 甲醛 光催化
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纳米纤维素基导电复合材料研究进展 被引量：23
4
作者 吕少一 傅峰 +2 位作者 王思群 黄景达 胡拉 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期117-125,共9页
作为一种天然可再生资源,纤维素及其衍生材料在国民生产中扮演着重要角色。随着纳米科技的发展,利用化学、物理、酶催化等方法得到一维纳米尺度的纳米纤维素应运而生。由于纳米纤维素具有高强度、高表面积、低热膨胀系数、易交织成网状... 作为一种天然可再生资源,纤维素及其衍生材料在国民生产中扮演着重要角色。随着纳米科技的发展,利用化学、物理、酶催化等方法得到一维纳米尺度的纳米纤维素应运而生。由于纳米纤维素具有高强度、高表面积、低热膨胀系数、易交织成网状结构等特点,其作为基体材料在柔性屏幕、透明传感器及储能器件方面发展迅速。按照制备方法(机械法、氧化法、水解法)的不同,可以得到具有不同物理微观形态和化学修饰基团的2类纳米纤维素:纳米纤维素纤丝和纳米纤维素晶体。按照储能机制的不同,导电活性物质主要包括导电高分子(聚吡咯、聚苯胺等)、金属氧化物(二氧化锰、二氧化钛、氧化锌等)和碳材料(碳纳米管、石墨烯等)。由于纳米材料形态特征的差异性,纳米纤维素与导电活性物质可以形成不同微观尺度和结构特性的导电复合材料。在研究领域上,导电高分子/纳米纤维素基导电复合材料主要用于电致变色器件、电化学传感器及驱动器、超级电容器等研究领域,尤其是作为赝电容的超级电容器,表现出更出色的比电容;碳材料与纳米纤维素形成的导电复合材料,可作为柔性电极用于柔性电池、柔性超级电容器等电子器件领域;金属氧化物其纳米粒子具有独特的磁性、光学、压电等性能,其纳米纤维素复合材料在光电材料、太阳能电池等领域具有应用价值。正是由于纳米纤维素具有易于成膜与凝胶化、高吸水性、溶胀性、生物相容性等特性,才可以作为结构稳定与机械性能优良的载体材料或者骨架支撑材料,并与各类无机或有机纳米材料的特定导电性能相互融合在一起,进而产生具有高导电性、光电转换性、电化学氧化还原特性的特殊功能材料。在制备方法上,导电高分子不但可以通过溶液分散与纳米纤维素形成导电膜材料,而且可以通过原位聚合方式得到导电高分子/纳米纤维素导电复合材料;而棒状的碳纳米管、片状的石墨烯以及颗粒状的金属氧化物主要是通过溶液分散方法在纳米纤维素中形成稳定溶液或水凝胶,进一步通过溶剂挥发、过滤、冷冻干燥或超临界干燥等方法得到导电性良好的薄膜材料或者气凝胶材料,还可以通过层层自组装技术得到透明导电膜材料。纳米纤维素在柔性电子储能器件上尚有较大发展潜力,下一步应针对纳米纤维素与导电材料之间的复合方式、分散均匀性、微结构控制、界面相容及相互作用机制等方面开展深入研究,更大限度地发挥纳米纤维素在导电活性物质上的平台效应,为纳米纤维素的功能化与应用提供更多的研究思路。 展开更多
关键词 纳米纤维素 导电活性材料 复合材料 功能与应用
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纤维素基材料表面浸润控制技术的研究进展 被引量：1
5
作者 黄景达 吕少一 +2 位作者 王思群 傅峰 胡拉 《木材工业》 北大核心 2016年第3期29-32,37,共5页
纤维素基材料具有原料来源广泛、可生物降解和优异的生物相容性等特点,且其本身的粗糙结构对其表面浸润性的改性具有一定的优势。基于浸润性的概念和改性原理,总结了纤维素基材料在疏水、超疏水和亲水疏油三个改性方向上的表面浸润控制... 纤维素基材料具有原料来源广泛、可生物降解和优异的生物相容性等特点,且其本身的粗糙结构对其表面浸润性的改性具有一定的优势。基于浸润性的概念和改性原理,总结了纤维素基材料在疏水、超疏水和亲水疏油三个改性方向上的表面浸润控制技术,重点阐述纤维素基材料的表面超疏水改性技术。 展开更多
关键词 纤维素基材料 浸润性 接触角 表面自由能 超疏水性
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纳米纤维素技术在木质功能材料开发的应用 被引量：1
6
作者 张龙飞 吕少一 +2 位作者 姜鹏 王思群 陈志林 《中国人造板》 2020年第12期1-7,共7页
近年来,纳米纤维素技术已逐步深入到木质功能材料的诸多方面,如阻燃、防水、胶黏剂、表面改性和木质功能材料制备技术等。本文结合纳米纤维素及其复合材料近年来发展动态,阐述了木质纳米纤维素的基本概念、制备方法、纳米纤维素开发及... 近年来,纳米纤维素技术已逐步深入到木质功能材料的诸多方面,如阻燃、防水、胶黏剂、表面改性和木质功能材料制备技术等。本文结合纳米纤维素及其复合材料近年来发展动态,阐述了木质纳米纤维素的基本概念、制备方法、纳米纤维素开发及产业应用现状,重点介绍了纳米纤维素技术在木质功能材料开发中的应用及面临的机遇和挑战。 展开更多
关键词 木材 纳米纤维素 功能材料 产业化 应用
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TEMPO氧化法制备五节芒纤维素纳米纤丝及其悬浮液稳定性和流变行为表征 被引量：6
7
作者 李秀雯 姜学泓 +4 位作者 王静芳 李强 钱俊 吴强 王思群 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期667-672,共6页
五节芒Miscanthus floridulus的纤维素含量高。为高效利用五节芒,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化处理五节芒纤维素,再通过高压均质制备了五节芒纤维素纳米纤丝(CNF)。透射电镜(TEM)观察发现,五节芒纤维素纳米纤丝为纤维... 五节芒Miscanthus floridulus的纤维素含量高。为高效利用五节芒,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化处理五节芒纤维素,再通过高压均质制备了五节芒纤维素纳米纤丝(CNF)。透射电镜(TEM)观察发现,五节芒纤维素纳米纤丝为纤维状结构,直径为(10.0±2.3)nm,长度在微米级,表面羧基质量摩尔浓度为1.98mmol·g-1;Zeta电位结果表明:五节芒纤维素纳米纤丝悬浮液具有极好的储存稳定性。稳态流变测试表明:纤维素纳米纤丝悬浮液随着固含量提高,黏度升高,剪切变稀行为增强;动态流变测试表明,由于五节芒纤维素纳米纤丝的高长径比,其悬浮液在固含量为0.56%时,即表现出明显的凝胶行为;Cox-Merz规则在纤维素纳米纤丝固含量较低时适用,而当纤维素纳米纤丝固含量为0.56%时不适用。 展开更多
关键词 林业工程 五节芒 纤维素纳米纤丝 TEMPO氧化 高压均质 流变行为
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BTCA交联纳米纤维素气凝胶的结构及性能 被引量：6
8
作者 郭丽敏 陈志林 +1 位作者 吕少一 王思群 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期113-120,共8页
【目的】制备基于1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)的化学交联型纳米纤维素(CNF)气凝胶,研究交联程度对CNF气凝胶化学结构、微观形貌和物理力学性能的影响规律,为下一步功能型CNF气凝胶的开发奠定基础。【方法】配制不同质量比的CNF与BTCA混合... 【目的】制备基于1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)的化学交联型纳米纤维素(CNF)气凝胶,研究交联程度对CNF气凝胶化学结构、微观形貌和物理力学性能的影响规律,为下一步功能型CNF气凝胶的开发奠定基础。【方法】配制不同质量比的CNF与BTCA混合水悬浮液,采用常规冷冻干燥和后交联方法制备出具有不同交联结构的CNF气凝胶,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和全自动比表面积孔径分析仪对气凝胶的化学结构、微观形貌、比表面积和孔径分布进行表征分析,并测试其力学性能。【结果】1)与纯CNF气凝胶相比,BTCA交联型CNF气凝胶的FTIR和XPS谱图形态均发生明显变化,FTIR谱图中羟基(—OH)吸收峰减弱而羰基(C=O)吸收峰增强,XPS谱图中C1s的C1、C2、C3能谱均有较大幅度变化,并且拟合出C4(O—C=O)能谱。2)CNF气凝胶经BTCA交联后,其孔结构由原来的缝形孔变为相对规整的柱状孔。随着BTCA含量增加,其比表面积和总孔容逐渐减小,当m(CNF)/m(BTCA)为10/1时,CNF气凝胶的比表面积和总孔容分别从原来的62.8 m^2·g^(-1)、0.21 cm^3·g^(-1)减小到35.5 m^2·g^(-1)、0.098 m^2·g^(-1),降低了将近一半;当m(CNF)/m(BTCA)达到10/4时,CNF气凝胶的整体结构变疏松、易掉渣,出现明显酯化现象。3)纯CNF气凝胶的密度仅5.76 mg·cm^(-3),在100 g载荷下的压缩率高达62.4%,压缩回弹率仅30%。随着BTCA含量增加,其密度和压缩回弹率逐渐增大,压缩率则逐渐减小,当m(CNF)/m(BTCA)为10/1时,CNF气凝胶仍表现出较低的密度(7.67 mg·cm^(-3)),压缩率略微下降(56.8%),但压缩回弹率显著增加(80.8%);当m(CNF)/m(BTCA)达到10/4时,CNF气凝胶的密度增加到9.54 mg·cm^(-3),其压缩率(下降到34%)和回弹率(增加到95%)均发生了显著变化。【结论】BTCA使CNF气凝胶形成化学键结合的交联结构,对其孔隙结构和物理力学性能产生明显影响。BTCA与CNF的质量比越大,CNF气凝胶的密度越大,孔隙结构越致密,只有当BTCA与CNF的质量比在一定范围内时,才能在明显改善CNF气凝胶抗变形性和形变恢复能力的同时使其保持良好的柔韧性,提高其应用价值。 展开更多
关键词 纳米纤维素 气凝胶 1 2 3 4-丁烷四羧酸(BTCA) 化学交联
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纳米纤维素在微胶囊中应用的进展 被引量：3
9
作者 韩申杰 傅峰 +2 位作者 吕少一 黄景达 王思群 《木材工业》 北大核心 2018年第4期22-26,30,共6页
纳米纤维素来源广泛,具有优异的化学和电化学稳定性,机械强度和刚度高,大表面积以及轻质等特点,同时还具有广泛的可利用性、可再生性和生物降解性,已成为纳米技术研究重点之一。作者归纳纳米纤丝化纤维素、纳米晶纤维素、细菌纳米纤维... 纳米纤维素来源广泛,具有优异的化学和电化学稳定性,机械强度和刚度高,大表面积以及轻质等特点,同时还具有广泛的可利用性、可再生性和生物降解性,已成为纳米技术研究重点之一。作者归纳纳米纤丝化纤维素、纳米晶纤维素、细菌纳米纤维素的制备方法,及在微胶囊壁材应用方面的研究进展,提出今后纳米纤维素在微胶囊应用领域的研究方向。 展开更多
关键词 微胶囊 纳米纤丝化纤维素 纳米晶纤维素
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基于自组装技术的纳米纤维素基功能材料研究进展 被引量：3
10
作者 陈艳萍 吕少一 +3 位作者 韩申杰 陈志林 王文俊 王思群 《木材工业》 北大核心 2018年第5期14-18,共5页
层层自组装技术,具有原理简单、易于操作、可调控纳米尺度上组装物质的形貌等优点,在多种制备纳米纤维素基复合功能材料的方法中脱颖而出。基于此原理,以纳米纤维素作为研究对象,按其在复合功能材料中承担的不同角色,详细阐述纳米纤维... 层层自组装技术,具有原理简单、易于操作、可调控纳米尺度上组装物质的形貌等优点,在多种制备纳米纤维素基复合功能材料的方法中脱颖而出。基于此原理,以纳米纤维素作为研究对象,按其在复合功能材料中承担的不同角色,详细阐述纳米纤维素基功能复合材料的制备过程、结构特征和功能特性,并提出了层层自组装技术在纳米纤维素基功能复合材料制备中进一步的研究方向。 展开更多
关键词 纳米纤维素 层层自组装 组装材料 膜 气凝胶
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