通过选择性氧化将农业废弃物升级为生物基多功能材料

《Advanced Functional Materials》：Upgrading Agricultural Waste Into Bio-Based Multifunctional Materials via Selective Oxidation

生物废弃物再利用与多功能材料制备；通过钠碘酸四酯氧化和热压处理将酒糟转化为高机械强度、耐热耐溶剂及优异光热转换效率的材料，适用于太阳能热电发电和生物基胶粘剂。

　　

摘要

酒糟（Distillers’ Spent Grains, DG）是传统发酵食品工业的主要农业副产品，由于缺乏有效的增值策略，其利用率一直较低。本研究提出了一种将酒糟转化为生物基多功能材料的有效方法。通过使用过氧化钠（NaIO₄）选择性氧化酒糟中的纤维素成分，实现了原材料的原位活化。随后的热压处理促进了氧化纤维素与木质素之间的交联反应，从而能够高效地制备出块状材料。所得材料表现出优异的机械性能（最大抗拉强度为20.25 MPa，杨氏模量为20.43 GPa，硬度为89 HD）、热稳定性和耐溶剂性。值得注意的是，由于保留了木质素，这些材料还具有出色的光热转换性能（光热转换效率高达46.08%），使其适用于太阳能热电发电机（TEGs）以实现绿色能源的收集。此外，经过活化的酒糟粉末可作为无溶剂的生物基木材粘合剂，具有优异的粘合性能（粘合强度可达2.28 MPa，粘附能为5.21 kJm^?2）和耐溶剂性。本研究不仅提高了生物废弃物的资源利用率，还为成本效益高、完全基于生物质的功能材料提供了一种可扩展的生产途径。

图形摘要

本研究开发了一种一步法，通过原位过氧化钠活化将酒糟转化为多功能生物质材料。所得块状材料具有优异的机械强度、热稳定性和耐溶剂性，适用于太阳能热电应用。经过醛基改性的酒糟可以直接用于制造结构产品（例如可降解餐具），并可用作高性能木材粘合剂。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。