Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Peculiarities of synthesis and properties of lignin-silica nanocomposites prepared by sol-gel method
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.ORCID-id: 0000-0003-2112-9308
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi. KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Centra, Wallenberg Wood Science Center.
Department of Molecular Sciences, Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Allmas alle 5, SE-750 07 Uppsala, Swede.
KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Centra, Wallenberg Wood Science Center.
Vise andre og tillknytning
2018 (engelsk)Inngår i: Nanomaterials, ISSN 2079-4991, Vol. 8, nr 11, s. 1-18, artikkel-id 950Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

The development of advanced hybrid materials based on polymers from biorenewable sources and mineral nanoparticles is currently of high importance. In this paper, we applied softwood kraft lignins for the synthesis of lignin/SiO2 nanostructured composites. We described the peculiarities of composites formation in the sol-gel process through the incorporation of the lignin into a silica network during the hydrolysis of tetraethoxysilane (TEOS). The initial activation of lignins was achieved by means of a Mannich reaction with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). In the study, we present a detailed investigation of the physicochemical characteristics of initial kraft lignins and modified lignins on each step of the synthesis. Thus, 2D-NMR, P-31-NMR, size-exclusion chromatography (SEC) and dynamic light scattering (DLS) were applied to analyze the characteristics of pristine lignins and lignins in dioxan:water solutions. X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared (FTIR) were used to confirm the formation of the lignin-silica network and characterize the surface and bulk structures of the obtained hybrids. Termogravimetric analysis (TGA) in nitrogen and air atmosphere were applied to a detailed investigation of the thermal properties of pristine lignins and lignins on each step of modification. SEM confirmed the nanostructure of the obtained composites. As was demonstrated, the activation of lignin is crucial for the sol-gel formation of a silica network in order to create novel hybrid materials from lignins and alkoxysilanes (e.g., TEOS). It was concluded that the structure of the lignin had an impact on its reactivity during the activation reaction, and consequently affected the properties of the final hybrid materials.

sted, utgiver, år, opplag, sider
MDPI, 2018. Vol. 8, nr 11, s. 1-18, artikkel-id 950
Emneord [en]
lignin, silica, sol-gel process, hybrid composites, thermal analysis
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-239348DOI: 10.3390/nano8110950ISI: 000451316100085PubMedID: 30453688Scopus ID: 2-s2.0-85057272551OAI: oai:DiVA.org:kth-239348DiVA, id: diva2:1264796
Merknad

QC 20181122

Tilgjengelig fra: 2018-11-21 Laget: 2018-11-21 Sist oppdatert: 2020-03-09bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. Valorization of Kraft Lignin by Fractionation and Chemical Modifications for Different Applications
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Valorization of Kraft Lignin by Fractionation and Chemical Modifications for Different Applications
2018 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Abstract

Lignin is one of the most abundant biopolymers. Approximately 70 million tons of technical lignin is generated annually, but only little is used for products other than energy. The complexity of lignin hinders full utilization in high-value products and materials. In spite of the large recent progress of knowledge of lignin structure and biosynthesis, much is still not fully understood, including structural inhomogeneity. We made synthetic lignin at different pH’s and obtained structural differences that might explain the structural inhomogeneity of lignin.

Technical lignins from the chemical pulping are available in large scale, but the processes result in alterations, such as oxidation and condensation. Therefore, to utilize technical lignin, modifications, such as fractionation and/or chemical modifications are necessary. Fractionation with ceramic membranes is one way to lower the polydispersity of lignin. The main advantage is their tolerance towards high temperature and harsh conditions. We demonstrated that low Mw lignin was extracted from industrially produced LignoBoost lignin aiming: i) to investigate the performance of the membrane over time; ii) to analyze the antioxidant properties of the low Mw lignin.

Chemical modification can also improve the properties of lignin. By adding moieties, different properties can be obtained. Amination and methacrylation of kraft lignin were performed, as well as lignin-silica hybrid materials with potential for the adsorption were produced and investigated.

Non-modified and methacrylated lignin were used to synthesize lignin-St-DVB porous microspheres to be utilized as a sorbent for organic pollutants. The possibility to substitute styrene with methacrylated lignin was evaluated, demonstrating that interaction between lignin and DVB, and porosity increased.

Lignin has certain antibacterial properties. Un-modified and modified (aminated) lignin samples and sphere nanoparticles of lignin were tested for their effect against gram-positive and gram-negative bacteria’s and an injectable hydrogel was developed with encapsulated lignin for being used as an injectable gel for the open wounds. Results demonstrated promising antibacterial efficiency of lignins against gram-positive, more especially better inhibition with aminated lignins against gram-positive and negative bacterium.

 

 

Abstract [sv]

SAMMANFATTNING

Lignin är en av de mest förkommande biopolymererna och ca 70 miljoner ton av tekniskt lignin produceras årligen, men endast en mindre del används till andra applikationer än energiproduktion. Ett hinder för användning av lignin i mer komplexa produkter och material är dess komplexa struktur. Trotts senare års stora framsteg när det gäller kunskap om ligninets struktur, är mycket alltjämt dåligt förstått, exempelvis angående den strukturella inhomogeniteten hos lignin. Vi har studerat detta genom att göra syntetiskt lignin vid olika pH, och erhöll strukturella skillnader som kan vara en förklaring till den strukturella inhomogeniteten.

Tekniska ligniner från kemisk massatillverkning är tillgängliga i stor skala, men processerna resulterar i strukturella modifieringar hos ligninet, såsom oxidationer och kondensationer. Därför är fraktionering och modifiering av tekniskt lignin lämpligt. Fraktionering med hjälp av keramiska membran är ett sätt att minska polydisperiteten hos lignin. Den största fördelen är membranens stora tolerans mot höga temperatur och aggressiva kemikalier. Vi använde filtrering på keramiska membran för att framställa lågmolekylärt lignin från den industriella kvaliteten LignoBoost, för att utvärdera membranens prestanda över tid, och analysera antioxidantegenskaperna hos det lågmolekylära ligninet.

Kemisk modifiering kan också användas för att förbättra egenskaperna hos lignin. Genom att koppla på grupper, kan egenskaperna ändras. Amidering och metakrylering av sulfatlignin utfördes liksom tillverkning av lignin-silikon-hybridmaterial, med potential för adsorption, och materialen undersöktes.

Omodifierat och metakrylerat lignin användes tillsammans med styren för att syntetisera porösa mikrosfärer som testades som absorbent för organiska föroreningar. Utvärdering visade att metakrylering ökade interaktionen mellan lignin och polystyren och ökade porositeten.

Lignin har viss antimikrobiell aktivitet. Omodifierade och amiderade ligninprover och sfäriska nanopartiklar av lignin testades för sin verkan mot gram-positiva och gram-negativa bakterier. Resultaten visade lovande resultat för antimikrobiell aktivitet, och särskilt för amiderade ligniner när det gäller grampositiva bakterier. En injicerbar hydrogel med inkapslat lignin utvecklades också för behandling av öppna sår.

 

 

sted, utgiver, år, opplag, sider
Stockholm, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, 2018. s. 92
Serie
TRITA-CBH-FOU ; 2018-61
Emneord
Lignin Valorization- LignoBoost Lignin-Clean Flow Black Lignin- Characterization-Chemical modifications-Fractionation-applications
HSV kategori
Forskningsprogram
Kemiteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-239356 (URN)978-91-7873-046-9 (ISBN)
Disputas
2018-12-14, F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 14:00 (engelsk)
Opponent
Veileder
Merknad

QC 20181122

Tilgjengelig fra: 2018-11-22 Laget: 2018-11-21 Sist oppdatert: 2018-11-26bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Peculiarities of Synthesis and Properties of Lignin–Silica Nanocomposites Prepared by Sol-Gel Method(1563 kB)155 nedlastinger
Filinformasjon
Fil FULLTEXT01.pdfFilstørrelse 1563 kBChecksum SHA-512
cdd13f5c80f8843d3c0adb510e3cf48ce7e2c5821b5cb239ec8b7017e9e07b206a9c5f3e4bc34476c8a0a670cae8091688c86362687fe5f911c389ab28bc75c2
Type fulltextMimetype application/pdf

Andre lenker

Forlagets fulltekstPubMedScopus

Personposter BETA

Budnyak, TetyanaAminzadeh, SeldaRiazanova, AnastasiiaLindström, MikaelSevastyanova, Olena

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Budnyak, TetyanaAminzadeh, SeldaRiazanova, AnastasiiaLindström, MikaelSevastyanova, Olena
Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 155 nedlastinger
Antall nedlastinger er summen av alle nedlastinger av alle fulltekster. Det kan for eksempel være tidligere versjoner som er ikke lenger tilgjengelige

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetric

doi
pubmed
urn-nbn
Totalt: 1106 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf