晶態(tài)納米纖維素是一種可再生納米材料。它具有結晶度高、比表面積大、機械強度優(yōu)異、表面可修飾性和生物相容性等特質。更重要的是晶態(tài)納米纖維素在極性溶劑中自組裝形成手性向列相液晶。自2010年起,晶態(tài)納米纖維素基光子晶體材料的研究受到廣泛關注。研究工作主要包括（1）以晶態(tài)納米纖維素為模板,構筑自支撐有機和無機手性光子晶體膜,探討手性轉移及新物理化學現象,（2）纖維素基手性光子晶體膜感應性能研究,（3）纖維素基手性光子晶體膜在非對稱催化及手性分離等領域的應用研究,（4）纖維素基仿生結構材料研究。然而,纖維素基手性向列相液晶的圓偏振能力及應用潛能卻鮮有報道。圓偏振光的產生、調控及應用潛能是物理、化學、材料乃至生物醫(yī)學等領域的重要科學命題,對發(fā)展光子科技具有重要的理論和應用價值。然而,圓偏振光材料的研發(fā)仍面臨挑戰(zhàn)。在此背景下,本論文圍繞晶態(tài)納米纖維素手性向列相液晶的圓偏振能力展開。首次揭示了晶體納米纖維素膜的本征圓偏振光能力、以及圓偏振熒光能力;提出并證明了光子禁帶、膜厚度以及自發(fā)輻射強度對圓偏振光強度和波段的調控機理;集成缺陷發(fā)光和結構調控于一體,首次獲得全二氧化硅圓偏振光膜材料;首次展示了纖維素... 

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

纖維素化學結構示意圖

圖 1.2 纖維素的分子內和分子間氫鍵作用示意圖。1.2 晶態(tài)納米纖維素1.2.1 晶態(tài)納米纖維素的結構及定義納米纖維素，顧名思義，即形貌至少有一種維度在納米尺度范圍內的纖維素，根據在尺度上的區(qū)別典型的纖維素主要分為三類，晶態(tài)納米纖維素（CNCs），晶態(tài)納米纖維素須（MFC）和細菌纖維素（BNC），它們的透射電子顯微鏡照片如圖 1.3 所示[1]。晶態(tài)納米纖維素屬于納米纖維素的一種，是一種棒狀的納米纖維素，其直徑在 5-70nm 之間，長度在幾十到幾百個納米之間[6,7]。纖維素來源非常廣泛，纖維素原料的來源對其得到的晶態(tài)納米纖維素的結晶度和尺寸有很大影響，比如，棉花，木材和植物纖維素會產生結晶度分布窄的晶態(tài)納米纖維素棒，

和復合材料方面具有極大應用前景。晶態(tài)納米纖維素的表面功能依賴于水解時使用的酸的種類，如果用鹽酸水解晶態(tài)納米纖維素則表面帶有弱的負電荷，產生的晶態(tài)納米纖維素溶液展現差的膠體穩(wěn)定性[1]。如果用硫酸水解晶態(tài)納米纖維素表面則帶有強的負電荷，得到的晶態(tài)納米纖維素溶液具有高的穩(wěn)定性[19]。硫酸水解時會使纖維素表面帶有磺酸根，磺酸根的含量大約占葡萄糖單元的十分之一。被磺酸化了的晶態(tài)納米纖維素表面由于負電荷的存在使晶態(tài)納米纖維素之間相互排斥，所以使得到的懸濁液表現出高度的膠體穩(wěn)定性[20]。硫酸水解纖維素時得到的晶態(tài)納米纖維素的尺寸也取決于水解的時間，較長的水解時間會產生更小尺寸的晶態(tài)納米纖維素。酸水解完成后殘余的酸和混合液中的殘余物通過離心和滲析被提純，水解完之后進行超聲可以使得到均一穩(wěn)定的懸濁液。得到的晶態(tài)納米纖維素懸濁液的結構，性質和相分離行為強烈的依賴于使用的無機酸的種類和濃度，水解溫度，水解時間，以及超聲的強度[7]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]纖維素酶制備納米纖維素晶體的研究[J]. 蔣玲玲,陳小泉,李宗任.  化學與生物工程. 2008(12)
[2]纖維素酶解天然棉纖維制備納米纖維素晶體及其表征[J]. 蔣玲玲,陳小泉.  化學工程與裝備. 2008(10)
[3]纖維素化學研究進展[J]. 葉代勇,黃洪,傅和青,陳煥欽.  化工學報. 2006(08)
[4]纖維素化學的現狀與發(fā)展趨勢[J]. 陳家楠.  纖維素科學與技術. 1995(01)



本文編號：3453628