本文關(guān)鍵詞：硫酸水解法納米纖維素的自組裝行為及其應(yīng)用研究

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【摘要】：納米纖維素(NCC)以其大量、可再生、可生物降解以及優(yōu)良的力學(xué)性能,不僅在材料合成上展示出極高的楊氏模量和強(qiáng)度等性能,加之具有材料輕質(zhì)、生物相容及自組裝等特性,使其在納米組裝材料及模板材料中顯示出巨大的應(yīng)用前景。本文以硫酸鹽漂白針葉漿(BSKP)為原料,通過H2SO4水解法制備棒狀NCC,基于NCC的自組裝行為和模板特性將其應(yīng)用于濕敏薄膜和多孔材料制備。以BSKP為原料,采用H2SO4水解法制備NCC,通過改變反應(yīng)時間、H2S04濃度、反應(yīng)溫度得到不同的產(chǎn)物。三個變量對產(chǎn)物的粒徑和得率影響較大,對電位影響較小。當(dāng)H2SO4濃度為64 wt%、反應(yīng)溫度為45℃時可制備出穩(wěn)定懸浮的NCC溶液。當(dāng)反應(yīng)時間為30 min時可制備出得率較高(約30%)的NCC懸浮液,產(chǎn)物為表面帶有少量電荷(-22.07 mV)的納米尺寸棒狀結(jié)構(gòu)(200-400 nm,寬5-15nm),在溶液中能夠穩(wěn)定存在,呈膠體狀。基于NCC自組裝的行為,在自然蒸發(fā)的條件下制得了含左旋手性結(jié)構(gòu)的薄膜,對NCC膠狀溶液的液晶相和固體薄膜中手性結(jié)構(gòu)以及濕敏性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：當(dāng)膠狀溶液中NCC濃度大于2.83 wt%時,NCC組裝形成各向異性的手性向列液晶相結(jié)構(gòu),具有強(qiáng)的雙折射特征,偏光顯微鏡下可觀察到明顯的指紋織構(gòu)。干燥成膜后,長程左旋手性結(jié)構(gòu)保留,螺距介于1-2 μm之間。手性纖維素薄膜具有優(yōu)良的濕敏性能,隨著周圍環(huán)境濕度的增加,對光的吸收波長出現(xiàn)可逆的紅移現(xiàn)象,表面官能團(tuán)以O(shè)-H為主,200℃以下熱穩(wěn)定性良好�；贜CC的模板性能,加入TMOS與之充分混合,采用煅燒法去除模板得到多孔二氧化硅材料。結(jié)果表明：所得產(chǎn)物呈介孔結(jié)構(gòu),模板劑的添加量影響產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)和吸附性能。當(dāng)模板劑添加量在60 wt%左右時,可得到高比表面積(628.33 m2·g-1)、大孔容(0.77 cm3.g-1)的介孔二氧化硅材料,孔徑集中分布在4-10 nm之間,在25℃對VB12具有較強(qiáng)的吸附性能(189.12 mg-g-1)。以NCC為前驅(qū)體,加入四乙氧基硅烷(TEOS)/四甲氧基硅烷(TMOS)與之充分混合,經(jīng)炭化和堿刻蝕過程制備多孔炭材料。產(chǎn)物具有多層特征和發(fā)達(dá)的介孔結(jié)構(gòu),熱穩(wěn)定性良好,孔徑分布集中在4-10 nm之間。產(chǎn)物的比表面積、總孔容積受模板劑添加量影響顯著。當(dāng)模板劑添加量在50 wt%左右時,可制備出高比表面積(933.90 m2.g-1)、大孔容(0.87 cm3.g-1)介孔炭,在25℃環(huán)境中對維生素B12(VB12)的平衡吸附量為336.53mg·g-1。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O636.11;TB383

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1276652