晶态纳米纤维素的圆偏振能力及应用研究

发布时间：2021-10-23 17:51

　　晶态纳米纤维素是一种可再生纳米材料。它具有结晶度高、比表面积大、机械强度优异、表面可修饰性和生物相容性等特质。更重要的是晶态纳米纤维素在极性溶剂中自组装形成手性向列相液晶。自2010年起,晶态纳米纤维素基光子晶体材料的研究受到广泛关注。研究工作主要包括（1）以晶态纳米纤维素为模板,构筑自支撑有机和无机手性光子晶体膜,探讨手性转移及新物理化学现象,（2）纤维素基手性光子晶体膜感应性能研究,（3）纤维素基手性光子晶体膜在非对称催化及手性分离等领域的应用研究,（4）纤维素基仿生结构材料研究。然而,纤维素基手性向列相液晶的圆偏振能力及应用潜能却鲜有报道。圆偏振光的产生、调控及应用潜能是物理、化学、材料乃至生物医学等领域的重要科学命题,对发展光子科技具有重要的理论和应用价值。然而,圆偏振光材料的研发仍面临挑战。在此背景下,本论文围绕晶态纳米纤维素手性向列相液晶的圆偏振能力展开。首次揭示了晶体纳米纤维素膜的本征圆偏振光能力、以及圆偏振荧光能力;提出并证明了光子禁带、膜厚度以及自发辐射强度对圆偏振光强度和波段的调控机理;集成缺陷发光和结构调控于一体,首次获得全二氧化硅圆偏振光膜材料;首次展示了纤维素... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

纤维素化学结构示意图

图 1.2 纤维素的分子内和分子间氢键作用示意图。1.2 晶态纳米纤维素1.2.1 晶态纳米纤维素的结构及定义纳米纤维素，顾名思义，即形貌至少有一种维度在纳米尺度范围内的纤维素，根据在尺度上的区别典型的纤维素主要分为三类，晶态纳米纤维素（CNCs），晶态纳米纤维素须（MFC）和细菌纤维素（BNC），它们的透射电子显微镜照片如图 1.3 所示[1]。晶态纳米纤维素属于纳米纤维素的一种，是一种棒状的纳米纤维素，其直径在 5-70nm 之间，长度在几十到几百个纳米之间[6,7]。纤维素来源非常广泛，纤维素原料的来源对其得到的晶态纳米纤维素的结晶度和尺寸有很大影响，比如，棉花，木材和植物纤维素会产生结晶度分布窄的晶态纳米纤维素棒，

和复合材料方面具有极大应用前景。晶态纳米纤维素的表面功能依赖于水解时使用的酸的种类，如果用盐酸水解晶态纳米纤维素则表面带有弱的负电荷，产生的晶态纳米纤维素溶液展现差的胶体稳定性[1]。如果用硫酸水解晶态纳米纤维素表面则带有强的负电荷，得到的晶态纳米纤维素溶液具有高的稳定性[19]。硫酸水解时会使纤维素表面带有磺酸根，磺酸根的含量大约占葡萄糖单元的十分之一。被磺酸化了的晶态纳米纤维素表面由于负电荷的存在使晶态纳米纤维素之间相互排斥，所以使得到的悬浊液表现出高度的胶体稳定性[20]。硫酸水解纤维素时得到的晶态纳米纤维素的尺寸也取决于水解的时间，较长的水解时间会产生更小尺寸的晶态纳米纤维素。酸水解完成后残余的酸和混合液中的残余物通过离心和渗析被提纯，水解完之后进行超声可以使得到均一稳定的悬浊液。得到的晶态纳米纤维素悬浊液的结构，性质和相分离行为强烈的依赖于使用的无机酸的种类和浓度，水解温度，水解时间，以及超声的强度[7]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素酶制备纳米纤维素晶体的研究[J]. 蒋玲玲,陈小泉,李宗任.  化学与生物工程. 2008(12)
[2]纤维素酶解天然棉纤维制备纳米纤维素晶体及其表征[J]. 蒋玲玲,陈小泉.  化学工程与装备. 2008(10)
[3]纤维素化学研究进展[J]. 叶代勇,黄洪,傅和青,陈焕钦.  化工学报. 2006(08)
[4]纤维素化学的现状与发展趋势[J]. 陈家楠.  纤维素科学与技术. 1995(01)



本文编号：3453628