国家林业和草原局竹子研究开发中心在竹材高值化利用研究领域取得新进展

竹子中心竹材科学与技术团队在竹材高值化利用研究领域取得新进展。3月8日，该研究成果以“Bamboo-inspired design of a stable and high-efficiency catalytic capillary microreactor for nitroaromatics reduction”为题在线发表在催化领域顶级刊物Applied Catalysis B: Environmental上，该研究成果将竹材维管束系统的功能结构与其内部组装纳米修饰技术相结合，利用流动法仿生制备了一种用于稳定高效催化还原硝基芳香化合物的连续流毛细微反应器。
竹子是一种有潜力的、高度可持续的生物质资源，是最重要的非木质森林资源之一，储量十分丰富。竹材有着特殊的输导孔道体系，木质部导管是竹材维管束中开口最大的管状分子，经过端壁的穿孔相互衔接，形成纵向连续的输导通道，在竹子体内水分与无机盐的长距离运输，以及在流体的扩散和渗透中承担重要作用。研究发现竹材导管分子的单位体积比表面积值高达31000 m2/m3，非常适用于毛细催化反应器的10000~50000 m2/m3的设计要求。此外，负载于有效输导孔道周围的纳米催化剂起到主要的催化作用，而部分存在于薄壁细胞以及细胞间隙的纳米催化剂，未能有效参与催化工作，导致设计的生物质基催化反应器效能受限，造成催化剂的部分浪费，尤其是一些贵金属催化剂的不完全利用增加了制备成本。
基于此，竹子中心竹材科学与技术团队在充分认识竹材天然多级的输导孔道基础上，首次利用连续流动制备法实现了竹材输导孔道的选择性纳米修饰，有效地优化了纳米催化剂在竹材中的负载，提高了催化效能。这种连续流竹材催化毛细反应器可以广泛应用于环境保护、能源转化、药物合成等领域，极大地拓宽了竹材的应用范围。同时，区域选择性修饰技术是该领域原创性的研究工作，该技术将为生物质材料功能界面构建与高效利用提供全新的研究思路。
本研究由竹子中心、国际竹藤中心、中国林科院木工所、青岛大学合作完成，得到了浙江省省院合作林业科技项目重点项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金和青年科学基金项目的支持。（李景鹏／竹子中心）
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121297
李景鹏 国家林业和草原局竹子研究开发中心 2022-03-17

关键词 竹  竹材  竹材高值化利用  竹材利用  竹材研究  图片