纳米结晶纤维素的制备与应用

发布时间：2020-08-23 19:24

【摘要】：纳米结晶纤维素是一种来源于纤维素的纳米材料,在很多方面都有应用,如:参与制备凝胶复合材料;用作于制备精细化学品;导电材料基质等。目前主要采用酸解法、TEMPO氧化法制备纳米结晶纤维素。以上两种方法因采用大量酸碱或者有毒化学物,对环境有较大影响;同时前者产率较低,耗时时间较长。为了解决现有纳米结晶纤维素制备方法的低产率、耗时长等不足,我们开发了一种基于物理高能辐照氧化,以γ-戊内酯一水共溶剂体系分离制备纳米结晶纤维素的新方法。该法纳米结晶纤维素产率为86.88%,高于传统制备方法;制备过程高效快捷;同时该纳米结晶纤维素在0.5 wt%极低浓度下可以形成液晶相。为后续高效制备纳米结晶纤维素及光学材料提供了可能。主要研究成果如下:1.以桉木为原料,Y辐照预处理辅助溶剂法分离粗纤维素得到纳米结晶纤维素,产率86.88%,较硫酸催化溶剂法处理空白对照产率分别提高了 60.22%和 20.91%。运用 SEM、TEM、DLS、Zeta、FTIR 和 XPS 对纳米结晶纤维素进行了表征。2.利用二甲基亚砜溶解聚乙烯醇,加入0.5 wt%纳米结晶纤维素,通过冻铸方法制备可伸缩水凝胶。同时,加入氮化碳量子点进一步制备用于检测金属Fe3+的纳米结晶纤维素复合水凝胶。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O636.11;TB383.1
【图文】：

示意图,传统制,纳米纤维,方法

１．３纳米纤维素应用逡逑纳米纤维素因为具有优良的机械性能及高纵横比等特性，所以近年来，对其的应逡逑用研宄日益广泛（图１－２）：把纳米纤维素用作为模板或者把它作为添加剂的研究越来逡逑２逡逑

示意图,纳米纤维

＂邋ｖ邋ｍ－逡逑图１－１两种传统制备ＣＮＣ方法示意图ｐｕ逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｗｏ邋ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ邋ｒｏｕｔｅｓ邋ｆｏｒ邋ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ邋ＣＮＣ１」］逡逑１．２．２纳米纤维素制备新方法逡逑近年来，也有一些新型制备纳米纤维素的方法被陆续报导。如Ｌｉ利用乙醇一水逡逑溶液将杨树纤维素分离，再通过过氧化氢碱溶液进一步漂白去除木质素，最后辅以超逡逑声分散悬浮液制备出纳米纤维素，最终纳米纤维素产率为２２．３８％，与硫酸法制备产率逡逑相当，同时该法得到的纳米纤维素结晶度为７６．４９％［２２］。利用纤维素酶，酶解除去纤维逡逑素非结晶区也不失为一种制备纳米纤维素的绿色环保方法。如Ｙａｒｂｒｏｕｇｈ利用Ｃ．ｂｅｓｃｉｉ逡逑ＣｅｌＡ纤维素素酶酶解纤维素制备纳米纤维素，其纳米纤维素得率可达到４２％，所制逡逑备的纳米纤维素长度约２３９ｎｍ；另外，该法在制备纳米纤维素的同时，纤维素也被酶逡逑解转换为糖；这种一步法转换纤维素、产糖、制备纳米纤维素的方法是鲜有报道的［２３］。逡逑再有，将硫酸法中的硫酸以盐酸代替，Ｋｏｎｔｔｕｒｉ利用盐酸蒸汽熏蒸滤纸，然后将滤纸逡逑在甲酸中超声分散以得到纳米纤维素

相行为,不同来源,悬浮液,纳米纤维

－＾＊１＇．逡逑图１－２纳米纤维素应用逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｆｏｒ邋ＣＮＣ逡逑纳米纤维素自身具有诸多优良性质，但是以其作为光学材料应用是目前很多领域逡逑研究的热点。纳米纤维素在自身浓度达到一定临界值之后，可以形成具有向列型结构逡逑的液晶相，这种向列型结构液晶相具有一定的旋光性，可以作为光学材料方面，并有逡逑广泛的应用。例如，可以将纳米纤维素作为具有向列型结构的模板，与硅进行复合，逡逑通过高温烧结后制备具有光学特性的碳一桂复合材料［８］。或者也可以利用这种特性，逡逑采用酸对硅进行刻蚀，制备向列型的碳材料，可以用于催化剂载体或者传感器应用ｆ４５］。逡逑但是，目前以木浆纳米纤维素为原料，制备液晶相所使用的浓度都较大（如图卜逡逑３）

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