【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及秸秆解离、秸秆纤维制浆及秸秆纤维制品领域，特别是一种载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法及其应用。
技术介绍
1、采用制浆技术能够对木质纤维进行快速预处理以达到植物组织与纤维彼此分离，对秸秆进行预处理的同时，更重要的是，在森林资源匮乏的当今，采用这种技术能生产出高得率“以秸代木”浆，可制备出系列异型纸浆模塑产品，如农产品、食品、育苗、工业包装等。尤其是开发绿色农业投入品是近年来发展的研究趋势，如秸秆基质块、生物可降解育苗器、秸秆生态砖、农用地膜及育秧基质盘等，而关键技术在于如何利用秸秆纤维制备出具有低能耗环保型可塑化浆料的攻克。
2、秸秆纤维细胞壁中含有结构极其稳定的木质素-碳水化合物复合物(lcc)，该复合物是制约木质素分离的主要阻点，秸秆纤维解离预处理可有效破解这一技术难题。传统技术方法中，酸预处理效率低、能耗大、腐蚀性强；碱预处理高木质素量的生物质过程中产生对后期酶解及发酵具副作用的盐类等中间产物，且经济成本高，难以可持续推广；微生物预处理具绿色、环保且条件温和等优势，但处理周期较长。
3、碳点(c-dots)因其独特的性质，具有粒径小、易制备、成本低等优点，其表面丰富的含氧官能团，如羰基、羧基、羟基等，使其具有良好的水溶性和易于功能化的特点，且碳点在土壤改良、促进植物生长及提高产量等方面具较大的潜力。碳点小尺寸效应和丰富的活性位点而表现出过氧化物酶的催化活性，但对生物质类纤维解聚效果甚微。
4、而添加金属催化剂可改善秸秆纤维解离程度，进而提高后续秸秆酶解制浆效率
5、氧化铈是一种对环境无毒的稀土金属氧化物，在自然环境中含量丰富，铈基材料作为催化剂，比表面积大，且ce3+和ce4+氧化态易相互转化，表现出较好的存储氧性能和传递作用，其基本介质的稳定性以及分散和稳定氧化物和金属颗粒的能力，分散在ceo2上的小的金属颗粒以及金属簇增大了催化剂的活性表面积，从而使催化剂具有较高活性，可广泛应用于有机物质的降解氧化。富氧官能团的增加也可能增加π-π堆积，降低其余木质素部分中的某些c—o键键能，将木质素结合在一起的单元间作用力减弱，促进木质素大分子的整体解离。因此，亟需开发一种稳定性高、制备容易、成本低廉、易于规模化生产的碳点催化剂。载铁锰氧化铈/碳纳米点能够克服现有技术存在的局限性，而且在用于催化纤维解离制浆制备秸秆基质块、秸秆地膜、秸秆育苗容器或秸秆纤维蛋托等异型农用功能材料中的应用领域少见报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种载铁锰氧化铈/碳纳米点(femn/ceo2@cdots)催化秸秆纤维解离制浆方法、浆料及其应用，该载铁锰氧化铈/碳纳米点能够促进秸秆纤维三素的解离，提高机械盘磨过程秸秆纤维分丝帚化，改善纤维软化和浸润性，减少能耗，所获得的浆料可用于制备秸秆基质块、秸秆地膜、秸秆育苗容器及秸秆蛋托等异型农用功能材料。
2、为实现上述技术目的，本申请首先提供了一种载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其具体步骤如下：
3、s1：将秸秆通过揉丝机进行分丝处理，得到秸秆束；该秸秆束的形状为棒状或丝状；
4、优选的，该秸秆束长度尺寸范围分布在5～120mm范围内，其中纤维长度≥50mm，占比55％以上；
5、s2：将载铁锰氧化铈/碳纳米点溶于浓度为95％的乙醇中，超声处理5min后，加入软化剂(水)中，搅拌后喷洒至秸秆束表面均匀混合后浸渍处理30min，调控后秸秆束含水率为60-65％，ph为6.0，置于45～65℃条件下催化反应24～48h，得到解离秸秆产物；
6、优选的，载铁锰氧化铈/碳纳米点与乙醇的质量体积比为1:50(g/ml)。
7、上述载铁锰氧化铈/碳纳米点的制备方法为：1)常温下将氧化铈加入置于装有铁盐的三角烧瓶中，均匀搅拌后，逐渐滴加锰盐，用氨水调节ph至9.0～9.5，在85℃条件下反应60min，离心过滤后烘干获得载铁锰氧化铈，备用；2)将氯化胆碱与氢键供体按照1：2摩尔质量比混合，获得低共熔溶剂，备用；3)将步骤1)获得的载铁锰氧化铈、步骤2)获得的低共熔溶剂与蛋白废弃物混合后研磨，置于450℃无氧条件煅烧2h，获得载铁锰氧化铈/碳纳米点。上述步骤中，所加入氧化铈、铁盐、锰盐摩尔质量比依次为1：(0.1～0.5)：(0.1～0.5)。上述铁盐包括氯化亚铁、氯化铁、硫酸铁中的至少一种；锰盐包括氯化锰、硫酸锰中的至少一种；上述氢键供体包括尿素、硫脲中的至少一种。上述步骤3)中，所加入的载铁锰氧化铈、低共熔溶剂与蛋白废弃物质量比为1：(1～3)：(1～5)。
8、术语“碳纳米点”，carbon dots(cds)，也称“纳米碳点”，其表面含有大量的亲水性官能团，具水溶性高、易于改性、生物相容性好和滴细胞毒性的特点。
9、上述蛋白废弃物可以为植物蛋白源，也可是动物蛋白源或是两种蛋白废弃物的任意比。植物蛋白源可为大豆饼粕、菜籽饼粕、棉籽饼粕、花生粕、芝麻饼粕、油茶饼粕、葵花籽饼粕、亚麻籽饼粕、红花籽粕的一种或多种：动物蛋白源可为黑水虻壳、贻贝壳、扇贝壳、虾壳、螃蟹壳、羽毛等的一种或多种。蛋白废弃物作为碳源不仅可以提高对秸秆纤维催化解离效果，同时能够为农用的秸秆基制品提供氮、硫等营养元素，促进作物生长。
10、s3：向解离秸秆产物中加入氢氧化钠，将均匀混合后，将物料于120～160℃汽蒸15～30min后，采用高浓盘磨设备对汽蒸后的物料进行秸秆均质化处理以达到机械疏解解离作用，得到分丝帚化纤维浆料。
11、优选的，上述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法中，步骤s2中，载铁锰氧化铈/碳纳米点添加量为秸秆束质量的0.1～1.0％。
12、优选的，上述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法中，步骤s1所使用的秸秆长度优选为10-30cm，含水率优选为10～15％；该秸秆包括稻草、玉米秸、棉杆、麦草、竹杆、麻杆、甘蔗渣中的至少一种。
13、优选的，上述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法中，步骤s1获得的秸秆束中，纤维长宽比≥50的纤维束占秸秆束总质量的45％以上，不仅可以提高催化材料的附着表面积，且利于后续纤维交织增强作用。
14、优选的，上述步骤s3中，氢氧化钠添加量为秸秆束干物质量的1～5％，更优选的，氢氧化钠添加量为秸秆束干物质量的1-2％。
15、优选的，上述步骤s3中，所使用的高浓盘磨设备可以为盘磨机或磨浆机(如中国专利zl202110584251.9所公开的设备和方法)，调控得到的分丝帚化纤维浆料含固形物优选占比在25～30％，该纤维浆料含水率较低，过程中基本无废水产生，生产过程清洁环保。
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1.一种载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤S1中，所述秸秆长10-30 cm，含水率10~15%；所述秸秆包括稻草、玉米秸、棉杆、麦草、竹杆、麻杆、甘蔗渣中的至少一种。
3.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤S1所获得的秸秆束中，纤维长宽比≥50的纤维束占秸秆束总质量的45%以上。
4.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤S2中，载铁锰氧化铈/碳纳米点添加量为秸秆束质量的0.1~1.0%。
5.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤S2中，载铁锰氧化铈/碳纳米点与乙醇的质量体积比为1：50，质量体积比单位为g/mL。
6.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤S3中，氢氧化钠添加量为秸秆束干物质量的1~5%。
...【技术特征摘要】
1.一种载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤s1中，所述秸秆长10-30 cm，含水率10~15%；所述秸秆包括稻草、玉米秸、棉杆、麦草、竹杆、麻杆、甘蔗渣中的至少一种。
3.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤s1所获得的秸秆束中，纤维长宽比≥50的纤维束占秸秆束总质量的45%以上。
4.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤s2中，载铁锰氧化铈/碳纳米点添加量为秸秆束质量的0.1~1.0%。
5.根据权利要求1所述载铁锰氧化铈/碳纳米点催化秸秆纤维解离制浆方法，其特征在于，步骤s2中，载铁锰氧化铈/碳纳米点与乙醇的质量体积比为1：50，质量体积比单位为g/ml。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙恩惠，黄红英，曲萍，雍宬，陈玲，靳红梅，王秋君，徐跃定，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：
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