中科院理化所黄勇研究员:秸秆到纳米纤维素的绿色制备及创新应用

   国家推荐性标准《秸秆收储打包体系建设规范》参编单位征集

经全国供销合作总社《关于组织执行2019年第四批国家推荐性标准计划的通知》(供销科标字【2020年03号)文件批复,中国再生资源资源回收利用协会\安徽省质量和标准研究院作为起草单位,起草推荐性国家标准《秸秆收储打包体系建设规范》。现诚邀地方政府、研究机构及秸秆设备、秸秆收储运和秸秆相关生产企业参与此标准的意见回馈、现场调研及研讨会等,并欢迎各企业机构参与起草单位。

     “2021中国农林废弃物资源化发酵技术发展与应用研讨会”会议通知

“2021中国农林废弃物资源化发酵技术发展与应用研讨会”将于第九届上海国际生物发酵产品与技术装备展览会期间举办。此次会议由中国再生资源回收利用协会农林废弃物分会主办,上海信世展览服务有限公司承办,11月22日上午10点于上海新国际展览中心W5馆现场会议中心开幕,欢迎相关部门、科研院校、企业报名参与。

         “2021农业固废(生物质)高值化利用论坛”会议通知

中国再生资源回收利用协会农林废弃物分会的协办的“2021农业固废(生物质)高值化利用论坛”将于2021年9月22-24日于长春举办。以“创新资源利用、发展低碳产业”为主题,聚焦农业固废(秸秆、木、麻、玉米芯和甘蔗渣等生物质资源)的高附加值利用关键技术、创新实践

纳米纤维素绿色制备的必要性

纳米纤维素作为一种极具发展潜力的生物化学材料,它相比普通纤维素有机械强度高、比表面积大、高杨氏模量、亲水性强等特点,具有广阔的应用前景。

纳米纤维素来源( 包括植物、动物和微生物) 广泛、储量丰富, 是人类近期难以人工合成的材料之一。根据材料来源、制备方法及纤维形态不同,纳米纤维素可分为纤维素纳米晶体(CNC)、纤维素纳米纤丝(CNF)、细菌合成纳米纤维(BNC)和静电纺丝纤维(ECC)4大类。

以农作物秸秆为例,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。

在制备过程中,是否可实现用更绿色的过程制备高产微纳米纤维是否可通过调节工艺条件,改善微纳米纤维的表面极性和热稳定性?这些关键技术关系到秸秆微纳米纤维这一环境可持续新材料的生产工艺及其创新应用。

纳米纤维素的潜力应用领域

01  包装工业

纳米纤维素复合材料具有强度高,热膨胀系数小,可生物降解,废弃后不污染环境的优越性能。作为包装材料的填充成分,纳米纤维素可以提高材料的力学性能和阻隔性能,并可改善复合材料的热学性能及降解性能。

02  造纸行业

由于纳米纤维素具有较大的比表面积,可用作造纸增强剂。并且研究发现纳米纤维素可减少打浆能耗、增加造纸填料用量,有利于降低生产成本。除此之外,纳米纤维素还可生产特种纸产品,增加其高值应用。同时,纳米纤维素可作为涂层材料,以增加气体和油阻隔性能,将纸张对水的敏感性将至最低。

03  传感器与储能领域

纳米纤维素自身为一维纳米材料,具有较大的比表面积和长径比。其优异的成膜性及丰富的表面活性官能团等特点使其可进一步加工成二维(膜材料)及三维材料(如水凝胶和气凝胶等)。不同维度纳米纤维素材料具有不同特点,这为纳米纤维素用于传感器设计提供了极大的自由度,可满足不同传感器的设计需求。

纳米纤维素在储能领域中的应用纳米纤维素本身具有良好的柔韧性和机械性能,纤维之间彼此交错连接,易形成便于离子和电子传输的多孔结构。纤维表面还附有羟基、羧基等亲水性官能团,在电解质溶液中具有良好的保湿能力,在储能领域应用前景广阔。

04  生物医学领域

纳米纤维素作为一种单独的组分或混合物或复合物的一部分,在生物医学领域有着广泛的应用,包括植入物、生物传感器、药物载体、伤口敷料以及生物传感器和诊断系统等。

如何以更绿色工艺制备秸秆微纳米纤维?如何实现微纳米纤维在绿色包装材料中的应用?如何实现更多潜力应用?中国科学院理化技术研究所 黄勇研究员将出席在9月23-24日于长春举办的“2021农业固废(生物质)高值化利用论坛”,与行业交流、分享《秸秆资源化利用及在绿色包装 材料领域的应用》

嘉宾简介

黄勇,研究员,博士生导师,1996 年在华南理工大学获博士学位,国家杰出青年基金获得者;曾先后担任中国科学院理化技术研究所党委书记兼副所长、中国科学院基础科学局副 局长、中国科学院广州化学研究所副所长、工程塑料国家工程研究中心主任,中国科学院纤维素化学开放实验室主任等。

主要从事天然可再生资源改性、功能化、利用等领域的研究。先后得到了科技部、国 家自然科学基金、中国科学院、广东省等部门的支持和资助,承担主持了 40 多个项目(课 题)的研究项目。发表论文 200 余篇,拥有 50 多项发明专利。研究成果“纤维素衍生物液晶的织态结构和相转变”获中国科学院自然科学三等奖(1994)。在 1989 年和 1992 年两 次被中国科学院广州分院和广东省科学院评为优秀青年科技工作者一等奖,1989 年被共青团广东省委授予“新长征突击手”称号,获 1991 年度中国化学会授予的“中国青年化学奖”,1992 年获“政府津贴”,1994 年获“第四届中国青年科技奖”,1996 年获“广东省 优秀中青年专家“称号,1999 年获国家杰出青年基金,2005 年获国家自然科学基金委创新研究群体基金的资助。研究团队拥有“绿色无甲醛(秸秆)人造板制造技术”、“纳米纤维素及微纳米秸秆 制备技术”、“疏水包装纸制备技术”、“生物质大分子阻燃剂及阻燃纸制备技术”“石墨烯低成本制备技术”、“导电纸制备技术”等多项成果。并先后组织了多项科技成果的 产业化工作。

主要研究领域:可再生资源化学化工及材料;天然有机资源材料改性与利用;化工新材料。

日程总览:

会议议程:

协会简介

中国再生资源回收利用协会农林废弃物综合利用分会探索建立规范可行的农林废弃物回收利用体系,与种养殖合作社、收储运环节、再利用企业及科研机构共同搭建平台,探索秸秆、畜禽粪便、农膜地膜及林业废弃物等农林废弃物综合利用循环模式,促进绿色生态发展。

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