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“产学研”动态
谢海波教授团队在香草醛衍生的α,ω-二烯单体通过硫醇-烯点击聚合制备热固性树脂领域取得新进展
通过共价键交联的热固性材料具有优异的形状稳定性、耐溶剂性和热稳定性,但其永久性3D网络结构使其不熔不溶,并且难以降解,对环境造成不利的影响。目前商业化的热固性材料以不可再生的石油资源为原料,通过复杂的固化过程获得。因此,迫切需要用可再生资源替代石油基原料,采用温和高效的方法制备可降解热固性材料。
谢海波教授团队在可持续性离子液体设计用于天然高分子溶解加工领域取得新进展
随着不可生物降解高分子材料的广泛使用,陆地和水生生态系统中的塑料污染引起了人们的广泛关注,成为人类社会可持续发展面临的挑战之一。羊毛和纤维素等天然高分子由于成本低,储量丰富,可生物降解等优势,是理想的环保型材料来源。羊毛在纺织行业存在严重的不合理利用,大量废弃纺织产品被丢弃或焚烧处理,目前的处理方法造成严重的资源浪费,故将其制备高附加值产品具备重要的经济价值和环境效益。 由于羊毛等天然高分子材料存在多种化学键,复杂的分子间和分子内作用力以及三维结构,难以被传统有机溶剂所溶解。目前已开发的角蛋白提取方法有还原法、氧化法和酸解法,由于溶解条件苛刻,角蛋白存在严重的结构损伤和过度降解问题,产率和分子量低,并且产生大量废物溶剂。基于此,探索羊毛可持续溶解处理方法对羊毛纺织工业有很大的需求。谢海波团队利用生物基平台化合物乙酰丙酸(Lev)为原料,和超强有机碱(DBN)简单混合制备生物基质子型离子液体([DBNH][lev])应用于羊毛和纤维素的溶解,改进了传统离子液体有毒性、成本高等缺点的同时,取得了令人满意的溶解效果。由于酮基和乙酰丙盐阴离子中酮基的烯醇互变异构,它与纤维素和羊毛角蛋白具有特殊的氢键形成能力。基于新的纤维素/羊毛角蛋白[DBNH][lev]均相溶液,制备了一系列羊毛角蛋白/纤维素复合膜、复合纤维材料等再生材料,并对其材料性质进行了系统研究。
谢海波教授团队在纤维素的衍生化溶解体系CO2/DBU/DMSO中制备新型聚离子液体功能材料取得新进展
纤维素作为全球含量最丰富的生物质材料,具有可再生可降解等优势,将纤维素用到人们的日常生活中,有一定的社会意义。为此不断有人对纤维素进行改性,赋予纤维素不同的性能,以满足不同的应用场景,纤维素的均相改性是制备纤维素材料的高效途径。纤维素是一种半结晶性聚合物,分子间有很强的氢键作用,使其不易溶解于常规溶剂,在之前的工作中,贵州大学谢海波教授课题组以DMSO/超强有机碱/CO2衍生化溶剂(Green Chem., 2015, 17, 2758–2763,ChemSusChem, 2015, 8, 3217-3221)溶解纤维素,对其均相改性,制备了一系列纤维素衍生物(Green Chem., 2020, 22, 707-717, Green Chem., 2021, 23, 2352-2361, Polymers, 2019, 11, 994, Chemical Engineering Journal., 2019, 372, 516-525)。
谢海波教授团队在利用酮-烯醇互变原理强化质子型离子液体氢键破坏能力用于天然高分子溶解加工领域取得新进展
特殊结构的离子液体,由于其强的氢键破坏能力,被作为一种绿色、高效的溶剂广泛的用于天然高分子溶解加工。但是传统离子液体具有价格较高等缺点,因此,离子液体低成本化及溶解能力强化一直是研究的热点。溶解能力强化其本质是氢键破坏能力的强化。基于对离子液体溶解纤维素机理的深入认识,谢海波教授团队,基于化学里常见的酮-烯醇互变化学原理,利用生物基平台化合物乙酰丙酸(Lev)为原料和超强有机碱(DBN)简单混合制备生物基质子型离子液体([DBNH][lev]),利用乙酰丙酸负离子结构中的酮官能团的酮-烯醇互变(Carbohydrate Polymers, 2021, 269, 118271),实现了离子液体氢键破坏能力的强化。通过核磁技术,证明了酮-烯醇互变结构参与了纤维素溶解过程中的氢键相互作用。
郭建兵研究员团队在《Electrochimica Acta》期刊上发表学术论文
石油、煤炭等化石燃料的消耗日益增加,导致环境污染加剧。因此,有必要寻找替代能源来缓解环境问题。锂离子电池由于结构和功能上的优势,已成为重要的新能源类型和能源存储设备。近期我校材料与冶金学院,国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心,高分子材料与工程专业,郭建兵研究员指导的研究生林方畅,在材料领域权威期刊《Electrochimica Acta》(IF=6.901)上发表重要成果“Synergistic effect of Mg and Y co-dopants on enhancement of electrochemical properties of LiNi0.5Mn1.5O4 spinel”。贵州大学材料与冶金学院高分子材料与工程专业,2019级硕士研究生林方畅为第一作者,通讯作者为郭建兵研究员。
谢海波教授团队参加中国化学会第二届全国纤维素学术研讨会并作邀请报告
2021年10月14-18日,由中国化学会纤维素专业委员会主办,武汉大学承办的“中国化学会第二届全国纤维素学术研讨会”和华中科技大学承办的“第一届国际纤维素与可再生材料研讨会”在湖北武汉隆重召开,我院谢海波教授率团队陈沁老师及两位博士研究生郭元龙和杨云龙参加此次会议。
谢海波教授团队在捕获CO2溶解纤维素制备新型膜材料领域取得新进展
人们使用纤维素已经超过150年历史,它广泛存在于自然界中,是储量最丰富的可再生资源。纤维素可以被加工成纤维素气凝胶、水凝胶、微晶纤维素及应用最广泛的纤维素膜。传统制备纤维素膜主要通过粘胶法和铜氨法,但是这两种方法能耗高,并且会造成严重的环境污染。近些年有学者研究新的溶解体系来溶解纤维素,制备纤维素膜,其中较为绿色的制备方法主要有离子液体体系及CO2基可逆离子液体体系。离子液体体系主要存在造价高,能耗高的问题,而CO2基可逆离子液体体系则具有成本低,溶剂可回收循环使用,溶解条件温和等特点,得到了广泛的关注。
谢海波教授团队在CO2/DBU/DMSO衍生化纤维素溶解体系特殊流变性质的研究取得新进展
纤维素是自然界中储量最为丰富的天然高分子资源与材料。利用合适的溶剂溶解纤维素,通过均相溶液制备纤维素材料是实现纤维素高效利用的重要途径与保障。在我们之前的工作中,基于超强有机碱、CO2与纤维素羟基之间的反应,使用DMSO为辅溶剂,提出了温和条件下的纤维素高效衍生化溶解技术(Green Chem., 2015, 17, 2758–2763,ChemSusChem, 2015, 8, 3217-3221)。基于此溶解体系,贵州大学谢海波教授课题组已经成功制备了纤维素膜、纤维素酯等一系列纤维材料(Green Chem., 2020, 22, 707-717, Green Chem., 2021, 23, 2352-2361, Polymers, 2019, 11, 994)。
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