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離子液體在纖維素納米晶體生產(chǎn)中的作用機(jī)制

2024-09-29 09:57:06 sh默尼 2

納米纖維素作為一種應(yīng)用前景十分廣泛的生物基材料，是滿足全球可持續(xù)和環(huán)境友好型材料需求的潛在材料。納米纖維素，包括纖維素納米晶體(CNC)和纖維素納米纖維(CNF)，具有高強(qiáng)度、高透明度、可再生性等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在生物醫(yī)學(xué)、電子設(shè)備等領(lǐng)域都有具有巨大的應(yīng)用潛力。

傳統(tǒng)的CNC生產(chǎn)方法通常會使用大量無機(jī)酸，如硫酸。這種生產(chǎn)過程不僅對環(huán)境有害，還會產(chǎn)生大量的酸性廢水。因此，開發(fā)更為環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)技術(shù)成為了一個重要的研究課題。近年來，離子液體(ILs)和深共熔溶劑(DES)作為新型溶劑，擁有低揮發(fā)性、可調(diào)的酸堿性以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是生產(chǎn)CNC的理想替代溶劑。離子液體是一類在室溫下為液態(tài)的鹽類，由有機(jī)陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子組成，具有非常低的蒸氣壓和可設(shè)計調(diào)整的化學(xué)性質(zhì)。DES則是通過氫鍵受體和供體之間的相互作用形成的低熔點(diǎn)混合物，通常由天然存在的化合物組成，具有成本低和環(huán)境友好的特點(diǎn)。

為了替纖維素納米晶體的可持續(xù)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)，并推動相關(guān)綠色化學(xué)和生物基材料技術(shù)的發(fā)展，智利天主教大學(xué)的Paulina Pavez團(tuán)隊針對三種不同的溶劑體系：可回收的離子液體稀釋體系(S1)、另一種可回收的離子液體稀釋體系(S2)，以及一個不可回收的三元深共熔溶劑體系(S3)在CNC產(chǎn)率、原料成本、環(huán)境影響等方面的性能進(jìn)行對比，并對其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和生命周期評估(LCA)。