木質(zhì)素是一種天然生物質(zhì)資源,來(lái)源廣泛,成本低廉。近年來(lái),利用納米技術(shù)將木質(zhì)素制備成木質(zhì)素功能化納米顆粒極大推動(dòng)了木質(zhì)素的利用,同時(shí)顯著解決了傳統(tǒng)材料無(wú)法解決的突出問(wèn)題。詳細(xì)介紹了木質(zhì)素功能化納米顆粒的自組裝法、機(jī)械法、聚合組裝法、凍干炭化法等制備方法及其在催化劑、助劑、吸附劑、紫外防護(hù)和抗氧化、抗菌、載體材料、聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料等領(lǐng)域的應(yīng)用研究,展望了木質(zhì)素納米顆粒的應(yīng)用前景。指出實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素納米顆粒的可控制備、功能化修飾,將有利于推動(dòng)木質(zhì)素功能化納米顆粒在環(huán)保、能源、催化和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。 

【文章來(lái)源】：生物質(zhì)化學(xué)工程. 2020,54(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

木質(zhì)素納米顆粒的形成機(jī)理[4]

Lintinen等[14]將木質(zhì)素溶解在THF和乙醇的混合溶劑中,向其中滴加去離子水使木質(zhì)素自發(fā)沉淀組裝成納米顆粒,該方法的特殊之處在于可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),并且懸浮液中的有機(jī)溶劑可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)回收和再利用。Sipponen等[15]在乙醇/水體系中制備得到具有pH值和表面活性劑響應(yīng)行為的木質(zhì)素納米顆粒(LNP),研究表明:木質(zhì)素的初始質(zhì)量濃度和稀釋速率(即混合體系中乙醇體積分?jǐn)?shù)的變化速率)對(duì)納米顆粒的粒徑分布具有顯著影響。隨著初始質(zhì)量濃度升高(1～20 g/L),LNP的粒徑線性增加;隨著稀釋速率降低,LNP的粒徑緩慢增加,當(dāng)稀釋速率低于0.15%/min時(shí),粒徑急劇增大。Liu等[16]通過(guò)順序有機(jī)溶劑裂解法(SOFA)調(diào)整木質(zhì)素的成分沉淀自組裝得到直徑小、穩(wěn)定性良好的木質(zhì)素球形納米顆粒(LNP),表征結(jié)果顯示:LNP的半徑小于50 nm,聚合物分散性指數(shù)(PDI)和Zeta電位分別小于0.08和-50 mV。上述方法降低了木質(zhì)素中紫丁香基苯丙烷(S)和愈創(chuàng)木基苯丙烷(G)的比例,降低了β-O- 4鍵的含量,產(chǎn)生黏稠的木質(zhì)素并增強(qiáng)其疏水性;同時(shí)使木質(zhì)素暴露出更多的酚羥基,通過(guò)氫鍵作用進(jìn)一步促進(jìn)了均一且穩(wěn)定的LNP的形成。利用溶劑交換沉淀自組裝制備得到木質(zhì)素納米顆粒具有制備過(guò)程簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),但是由于涉及有機(jī)溶劑的使用,因此會(huì)產(chǎn)生污染問(wèn)題,此外通過(guò)該方法得到的木質(zhì)素納米顆粒需要進(jìn)一步干燥,在干燥過(guò)程中會(huì)伴隨產(chǎn)生顆粒團(tuán)聚的問(wèn)題。

透析沉淀自組裝法與溶劑交換沉淀自組裝法類似,首先將木質(zhì)素溶解在溶劑中,之后通過(guò)透析的方式向其中引入木質(zhì)素的不良溶劑,從而使木質(zhì)素自組裝成納米顆粒。Lievonen等[17]將來(lái)自于制漿造紙過(guò)程中的木質(zhì)素(SW木質(zhì)素)在未經(jīng)化學(xué)修飾的情況下直接溶解在THF中,之后利用透析的方法向體系內(nèi)引入水使木質(zhì)素沉淀并自組裝成納米顆粒,通過(guò)改變木質(zhì)素在THF中的初始濃度調(diào)整木質(zhì)素納米顆粒的粒徑,并在此基礎(chǔ)上研究鹽濃度和pH值等對(duì)木質(zhì)素納米顆粒穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:pH值為4～10、鹽濃度最高為500 mmol/L時(shí),木質(zhì)素納米顆粒仍然顯示出良好的穩(wěn)定性,較低的鹽濃度和較高的pH值會(huì)引起木質(zhì)素表面電荷翻轉(zhuǎn)從而引起木質(zhì)素的進(jìn)一步聚集。與溶劑交換沉淀相比,透析沉淀的方法能夠得到濃度分布較為穩(wěn)定的木質(zhì)素納米顆粒,但在透析自組裝過(guò)程中往往需要先對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行化學(xué)改性以增強(qiáng)木質(zhì)素在溶劑中的溶解性能,同時(shí)在溶解木質(zhì)素時(shí)也需要用到有機(jī)溶劑,因此不可避免會(huì)引起環(huán)境污染問(wèn)題;除此之外,透析沉淀自組裝制備木質(zhì)素納米顆粒時(shí)需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝來(lái)制備形貌規(guī)整、尺寸均一的納米顆粒。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]木質(zhì)素微納米球的制備與應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 熊福全,王航,韓雁明,儲(chǔ)富祥,吳義強(qiáng).  林業(yè)科學(xué). 2019(08)
[2]木質(zhì)素基功能材料的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 王歡,楊東杰,錢勇,邱學(xué)青.  化工進(jìn)展. 2019(01)
[3]二氧化硅/木質(zhì)素多孔碳復(fù)合材料的制備及作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能[J]. 李常青,楊東杰,席躍賓,秦延林,邱學(xué)青.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2018(12)
[4]納米木質(zhì)素的制備及應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 熊福全,韓雁明,王思群,李改云,秦特夫,儲(chǔ)富祥.  高分子材料科學(xué)與工程. 2016(12)



本文編號(hào)：3635279