215 通過(guò)深低共熔溶劑高效裂解棉中的強(qiáng)氫鍵并高效地制備纖維素納米晶

按語(yǔ)

      這篇由西安交通大學(xué)等的研究學(xué)者完成，討論通過(guò)深低共熔溶劑高效裂解棉中的強(qiáng)氫鍵并高效地制備纖維素納米晶的論文，發(fā)表在二區(qū)重要期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》，影響因子：6.140。

近年來(lái)，微波化學(xué)儀器用于材料合成的研究工作已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱門方向，受到廣大學(xué)者的極大關(guān)注！

摘要

     生物質(zhì)中纖維素的含量對(duì)高產(chǎn)生產(chǎn)納米纖維素具有重要意義，含超高純度(∼95%)纖維素的棉纖維是生產(chǎn)納米纖維素的理想原料。

然而，纖維素鏈之間的強(qiáng)氫鍵的存在限制了棉纖維在一個(gè)簡(jiǎn)單而溫和的過(guò)程中生產(chǎn)納米纖維素的使用。通過(guò)微波輔助深共晶溶劑預(yù)處理和后續(xù)的高強(qiáng)度超聲處理，首次實(shí)現(xiàn)了棉花強(qiáng)氫鍵的高效裂解和纖維素納米晶(CNCS)的超高速制備，產(chǎn)率達(dá)74.2%，其直徑為3−25 nm，長(zhǎng)度為10 0~3 5 0nm。

CNCS的相對(duì)結(jié)晶度為82%，熱降解溫度從320℃開(kāi)始，為棉花CNCS的大批量生產(chǎn)提供了一種綠色高效的方法，有望為提高棉花原料的煉油利用率做出貢獻(xiàn)。

詳情

結(jié)論

       總之，本研究證明了一種簡(jiǎn)便、快速、綠色的方法，可以從棉花中生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高產(chǎn)CNCS。氯化膽堿/草酸二水合物MwDES預(yù)處理對(duì)棉花中強(qiáng)氫鍵的斷裂和未溶解碎片的溶脹是有效的。MwDES預(yù)處理與高強(qiáng)度超聲聯(lián)合應(yīng)用對(duì)纖維碎片分解為CNCS具有協(xié)同作用。80°C下800 W預(yù)處理3 min，1200 W超聲預(yù)處理30 min，CNCS產(chǎn)率為74.2%。其形貌均勻，直徑在3−，25 nm，長(zhǎng)度在10 0−3 5 0nm。結(jié)晶度高(82%)，熱穩(wěn)定性高(>320℃)。因此，該方法在不影響CNCS產(chǎn)量和性能的前提下，有利于棉花的綠色快速加工。

祥鵠儀器在本論文中的使用過(guò)程

       將CFS(0.25 g)與10 g DES混合在聚醚酮(Teflon)內(nèi)襯的聚醚酮(TEF)罐中.用XH-800C微波加速反應(yīng)系統(tǒng)(中國(guó)北京祥鵠科技發(fā)展有限公司)在800 W微波輻射下加熱至70°C~100°C(支持信息圖S1)。該程序是根據(jù)表1中列出的條件設(shè)置的。經(jīng)MwDES預(yù)處理后，用丙酮和水對(duì)未溶解物質(zhì)進(jìn)行分離和洗滌。為方便起見(jiàn)，將MwDES預(yù)處理后的CFS命名為MwDES-70、MwDES-80、MwDES-90和MwDES-100，后綴指示預(yù)處理溫度.以烘干CFS對(duì)烘干棉原料的重量百分比來(lái)計(jì)算CFS的得率。