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納米纖維素“四十年磨一劍”，新方法實現綠色噸級規?；a

文章來源：賢集網更新時間：2024-03-15 16:18:16

日前，東北林業大學于海鵬教授和團隊提出一種羧基化纖維素納米纖維的制備新方法解決了此前這種納米纖維素難以實現低成本、規模化、可持續制備的難題，有助于實現納米纖維素的綠色規?；a。

據介紹，這種方法可以保留天然結構的纖維素納米纖維，所制備的纖維素納米纖維不僅具有超細的直徑、高長徑比和豐富的羧基，而且繼承了纖維素的天然優秀屬性。

1、納米纖維素“四十年風雨路”

眾所周知，當今社會面臨著化石資源的枯竭、以及對于碳中和的要求。解決途徑之一：便是將生物質資源轉化為高附加值的生物基材料、能源和化學品等高附加值產品。

納米纖維素，廣泛存在于各類植物比如木材、竹、棉、麻、秸稈、麥草、蘆葦、紙漿中，是植物纖維素組分的一種纖絲表現形式。因其直徑尺寸通常在 100nm 以內，固被稱為“納米纖維素”。

納米纖維素的分子結構、幾何形狀、化學特性、物理力學特性和生物學特性都極具特點，并已實現廣泛的用途。

早在 1983 年，學界就已經在實驗室中獲得了納米纖維素，但直到 2004 年后人們才開始密集研究這一領域，2012 年后形成全球范圍內的研究熱潮并保持至今。

近年來，學界開發了許多制備方法，包括化學法、機械法、生物法、混合法。

從制備效果和普及度而言，強酸水解法、TEMPO（2,2,6,6-Tetramethylpiperidoxyl，2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物）氧化法、化學-機械法最具代表性。

強酸水解法，主要用來生產長徑比相對較小的纖維素納米晶?；瘜W-機械法，主要用來生產長徑比相對較高的纖維素納米纖維。

TEMPO 氧化法，所生成產物的長徑位于上述二者之間，但是更為精細，表面帶有羧酸根官能團，因此性質較為穩定，功能應用也更加出色。

這些納米纖維素的制備方法，盡管在實驗室規模的研究中相對成熟，但是真正實現商用的并不多。

納米纖維素的生產實踐，不僅要求方法和過程具備高效性，還需要綜合考慮工業放大的裝置問題、能耗問題、試劑成本問題、試劑循環利用問題、廢液排放問題、以及環境影響等。否則，就會制約其生產和應用的發展。

因此，發展一種具備工業化前景的新方法，所采用的溶劑必須符合“綠色化學的十二法則”，并能滿足與可持續發展高度契合的發展要素。

2、展望未來

盡管納米纖維素在電池隔膜領域的應用已經取得了一定的成果，但仍需要進一步研究和改進。未來的研究應集中在以下幾個方面：

a. 優化制備工藝：進一步優化制備工藝，降低成本，提高產量。

b. 提高性能：通過改進制備工藝或添加其他材料，進一步提高納米纖維素電池隔膜的性能。

c. 擴大應用范圍：將納米纖維素電池隔膜應用于不同類型的電池中，如鋰離子電池、鈉離子電池等。

納米纖維素是一種由植物細胞壁提取得到的納米級材料，因其優異的物理和化學性能，廣泛用于多個領域。近年來，隨著電磁輻射問題的日益嚴重，電磁屏蔽材料的需求也在持續增長。因此，納米纖維素在制造高性能電磁屏蔽材料等領域的應用備受關注。

近年來,納米纖維素受到學者們的廣泛關注，在綠色建材領域展現出卓越的應用前景。然而，固有的親水性仍然是阻礙納米纖維素大規模生產與應用的主要缺點，因此需要采用化學手段對納米纖維素的分子結構進行改性,進一步推動納米纖維素的商業化普及。

原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_543479.html
來源：賢集網
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