基于NaClO剂量-时间协同效应的TEMPO氧化纳米纤维素绿色制备

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作者 古宇 王燕鸽 +5 位作者 仇公全 赵树元 秦智慧 刘柳 张瑞云 俞建勇 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期18-27,共10页

纤维素是地球上最丰富的可再生聚合物来源,由其制备的纤维素纳米纤维是一种具有生物相容性等优势的纳米材料。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)介导的氧化体系(TEMPO/NaBr/NaClO)结合机械处理,可实现富羧纳米纤维(TOCNFs)的高效制... 纤维素是地球上最丰富的可再生聚合物来源,由其制备的纤维素纳米纤维是一种具有生物相容性等优势的纳米材料。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)介导的氧化体系(TEMPO/NaBr/NaClO)结合机械处理,可实现富羧纳米纤维(TOCNFs)的高效制备。然而,主氧化剂NaClO的质量摩尔浓度在传统试验中往往难以确定,并且以pH值达稳定状态作为终止添加的依据,会导致反应时间过长。以大麻纤维为试验对象,添加不同质量摩尔浓度的NaClO,分时间段提取样品,探究NaClO质量摩尔浓度和羧基的生成量随时间的变化情况。结果表明,在TEMPO氧化体系中,在10 mmol/g NaClO和120 min反应时间条件下,纤维素分子链上C6位羟基可有效转化为羧基(1.2 mmol/g),同时维持晶体区结构完整并形成适度表面电荷密度,实现纳米纤维稳定分散。该优化方法减少了单位产量化学品消耗量,缩短了反应时间,在保持纳米纤维素悬浮液相对较稳定的分散情况下,提高了制备富羧纳米纤维素生产的可持续性,符合绿色化学原则。 展开更多

关键词 纳米纤维素 tempo氧化 大麻纤维 次氯酸钠

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基于废棉纤维的纳米纤维素制备方法对比

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作者 王丽芳 张学澎 +6 位作者 王美英 陈黎 邱虹 易珊 高洪国 高艳春 刘丽芳 《毛纺科技》 北大核心 2025年第7期8-13,共6页

为实现废棉纤维的高值化回用,采用小试线流程对比常规的硫酸水解、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化(TEMPO)和机械均质处理3种提取纳米纤维素方法,探究3种工艺对纳米纤维素形态结构的影响。结果表明,硫酸水解法提取的纳米纤维素直径在6~12 nm之间... 为实现废棉纤维的高值化回用,采用小试线流程对比常规的硫酸水解、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化(TEMPO)和机械均质处理3种提取纳米纤维素方法,探究3种工艺对纳米纤维素形态结构的影响。结果表明,硫酸水解法提取的纳米纤维素直径在6~12 nm之间,TEMPO氧化法提取的纳米纤维素直径在7~13 nm之间,机械均质法提取的纳米纤维直径在8~15 nm之间;机械均质法提取的纳米纤维素纯度和热分解温度最高,分别为99.63%和298℃;硫酸水解法提取的纳米纤维素分散性和结晶度最高,Zeta电位的绝对值达52.37 mV,结晶度为84%。提取方法对纳米纤维素形态及性能有重要影响,可依据最终用途选择合适的提取方法。 展开更多

关键词 纳米纤维素 废棉纤维 tempo氧化 硫酸水解 机械均质

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木素对TEMPO氧化竹浆制备纳米纤维素的影响 被引量：5

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作者 杜超 李海龙 +2 位作者 蒙启骏 刘梦茹 詹怀宇 《中国造纸学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期1-6,共6页

以卡伯值不同的2种未漂硫酸盐竹浆(卡伯值为25.5和11.7的竹浆分别标记为SHK和SLK)为原料,通过TEMPO/NaBr/NaClO体系氧化及高压均质处理,制备了TEMPO氧化纳米纤维素(TOCN),并利用抽滤法制备TOCN膜。系统地研究了2种竹浆的TEMPO氧化过程、... 以卡伯值不同的2种未漂硫酸盐竹浆(卡伯值为25.5和11.7的竹浆分别标记为SHK和SLK)为原料,通过TEMPO/NaBr/NaClO体系氧化及高压均质处理,制备了TEMPO氧化纳米纤维素(TOCN),并利用抽滤法制备TOCN膜。系统地研究了2种竹浆的TEMPO氧化过程、TEMPO氧化浆性能、TOCN性能及TOCN膜的力学性能等,探讨了木素对竹浆TEMPO氧化过程和TOCN制备的影响。结果表明,SHK的TEMPO氧化速率高于SLK,但SLK-TEMPO氧化浆的羧基含量达到1.01 mmol/g,高于SHK-TEMPO氧化浆的羧基含量(0.89 mmol/g)。2种TOCN形态结构差异不大,均呈纤丝状结构,直径约为5~8 nm,长径比>100,且均保持纤维素I的晶型结构;SLK-TOCN的结晶度和悬浮液的透光度均略高于SHK-TOCN。2种TOCN膜均具有优良的光学性能和力学性能,SLK-TOCN膜的杨氏模量、拉伸强度及裂断伸长率分别为2.6 GPa、92 MPa和10.9%,均高于SHK-TOCN膜的2.4 GPa、90 MPa和8.7%。 展开更多

关键词 未漂竹浆 tempo氧化 纳米纤维素 薄膜 强度

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聚丙烯酰胺复合TEMPO氧化纳米纤维素的黏性水凝胶 被引量：5

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作者 汤祖武 卞帅 +3 位作者 肖禾 黄六莲 陈礼辉 吴慧 《中国造纸》 CAS 北大核心 2021年第11期29-35,共7页

本研究将TEMPO氧化纳米纤维素(TONC)加入丙烯酰胺(AM)单体中,通过自由基聚合制备了具有高强胶黏性能的聚丙烯酰胺(TONC/PAM)复合水凝胶。采用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱表征了TONC/PAM复合水凝胶的结构,探讨了TONC/PAM复合水... 本研究将TEMPO氧化纳米纤维素(TONC)加入丙烯酰胺(AM)单体中,通过自由基聚合制备了具有高强胶黏性能的聚丙烯酰胺(TONC/PAM)复合水凝胶。采用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱表征了TONC/PAM复合水凝胶的结构,探讨了TONC/PAM复合水凝胶的形貌、流变和溶胀行为,研究了不同TONC含量的TONC/PAM复合水凝胶对不同基材的拉伸剪切强度。结果表明,随着TONC含量增加,复合水凝胶孔径和溶胀率逐渐变大。当TONC含量为0.4%时,复合水凝胶孔径为(600±50)μm,溶胀率达1700%。当固化时间为48 h时,不含TONC的水凝胶在木材上的最大拉伸剪切强度为5.0 MPa;而TONC含量为0.2%的复合水凝胶的最大拉伸剪切强度可达8.0 MPa。该复合黏性水凝胶在木材和建筑中具有很大的应用潜力。 展开更多

关键词 黏性 水凝胶 聚丙烯酰胺 tempo氧化纳米纤维素

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TEMPO 氧化纳米纤维素增强芳纶云母纸基复合材料及其性能研究 被引量：3

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作者 鲍晶晶 谢璠 +4 位作者 党婉斌 司联蒙 杨凯伦 贾峰峰 陆赵情 《陕西科技大学学报》 CAS 2019年第5期1-6,19,共7页

以芳纶沉析纤维与云母为主要原料,拟通过TEMPO氧化纳米纤维素(TOCNs)的引入来改善原料间的界面结合作用,选用真空辅助抽滤法制备TOCNs-芳纶云母纸基复合材料,并探讨了TOCNs添加量对芳纶云母纸基复合材料结构、拉伸强度以及击穿强度的影... 以芳纶沉析纤维与云母为主要原料,拟通过TEMPO氧化纳米纤维素(TOCNs)的引入来改善原料间的界面结合作用,选用真空辅助抽滤法制备TOCNs-芳纶云母纸基复合材料,并探讨了TOCNs添加量对芳纶云母纸基复合材料结构、拉伸强度以及击穿强度的影响.研究表明,TOCNs可通过氢键作用强化芳纶纤维与云母间的界面结合作用,显著减少了材料中的结构缺陷,进而提高纸基复合材料的力学及绝缘性能.当TOCNs添加量为20wt.%时,纸基复合材料的抗张强度和平均击穿强度均达到最大,相对于原材料分别增长了82%、79%. 展开更多

关键词 tempo氧化纳米纤维素(tocns) 芳纶纤维 云母 界面结合

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ZIF-67/氧化纳米纤维素衍生碳气凝胶的制备及其电化学性能研究

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作者 黄佳琪 陈芋 +2 位作者 裴飞飞 程万里 韩广萍 《木材科学与技术》 北大核心 2024年第2期20-28,35,共10页

为获得具有优异电化学性能的三维网络结构碳气凝胶,以TEMPO-氧化纳米纤维素(TEMPO-oxidized nanocellulose,TOCNF)为基体,加入ZIF-67混合均匀后,通过定向冷冻干燥和一步碳化法制备ZIF-67/TOCNF衍生的氧化钴/碳(CoO/C)气凝胶。扫描电子... 为获得具有优异电化学性能的三维网络结构碳气凝胶,以TEMPO-氧化纳米纤维素(TEMPO-oxidized nanocellulose,TOCNF)为基体,加入ZIF-67混合均匀后,通过定向冷冻干燥和一步碳化法制备ZIF-67/TOCNF衍生的氧化钴/碳(CoO/C)气凝胶。扫描电子显微镜观察发现,CoO/C气凝胶能够维持碳化前ZIF-67/TOCNF的原始结构,并且由ZIF-67衍生的CoO可均匀负载在碳骨架结构中,提供更多的反应位点;XRD测试结果表明ZIF-67/TOCNF气凝胶显示了接近纯ZIF-67的典型ZIF-67晶体的衍射峰,而归属于TOCNF的衍射峰被抑制。Co是通过ZIF-67的热分解得到的,高温碳化能够得到更好结晶度的Co/C复合材料;拉曼光谱分析表明CoO/C复合材料的石墨化程度较高;电化学测试分析表明CoO/C电极材料的双电层电容与其内部的三维孔结构密切相关,相比于其他碳化温度(500、600、800℃),当碳化温度为700℃时,CoO/C-700气凝胶电极材料具有较优的电化学性能,其比电容可达92 F/g(0.5 A/g),同时表现出较好的倍率性能和循环稳定性。 展开更多

关键词 tempo-氧化纳米纤维素 碳气凝胶 咪唑酸盐金属有机骨架 电极材料

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工业大麻秆纳米纤维素的制备 被引量：4

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作者 张涛 李梦扬 +2 位作者 项钰洲 马培林 岳金权 《中国造纸》 CAS 北大核心 2023年第2期29-37,共9页

为实现工业大麻秆的高附加值利用,本研究以工业大麻秆为原料,通过测定化学组分,表明其高纤维素含量(41.45%)的基本特性,证实其制备纳米纤维素的可能性。采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系配合超声制备了氧化纳米纤维素(TCNF),并研究其... 为实现工业大麻秆的高附加值利用,本研究以工业大麻秆为原料,通过测定化学组分,表明其高纤维素含量(41.45%)的基本特性,证实其制备纳米纤维素的可能性。采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系配合超声制备了氧化纳米纤维素(TCNF),并研究其在制备过程中各阶段的形貌、化学结构、结晶度及热稳定性。结果表明,以工业大麻秆为原料制备的TCNF,其直径均匀分布在3~6 nm,保留了纤维素典型的Ⅰ型结构,结晶度为50.8%,具有较好的热稳定性。 展开更多

关键词 工业大麻秆 纤维素 纳米纤维素 tempo氧化

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纳米纤维素的氧化法制备工艺及其在气凝胶、水凝胶和膜材料领域的应用研究进展 被引量：7

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作者 张希伟 赵承科 +2 位作者 黄六莲 陈礼辉 帅李 《中国造纸》 CAS 北大核心 2023年第12期100-110,共11页

本文综述了基于氧化工艺制备纳米纤维素的研究进展,包括利用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)、NaIO_(4)、过硫酸铵、Fe^(2+)和含氯体系制备纳米纤维素相关研究,并介绍了氧化纳米纤维素在气凝胶、水凝胶和膜材料等领域的应用研究进展。

关键词 纤维素 氧化工艺 复合材料 氧化纳米纤维素 tempo

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玉米秸秆糠醛剩余物纳米纤维素薄膜的制备与表征 被引量：4

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作者 周晋 郭云峰 +2 位作者 张涛 项钰洲 岳金权 《中国造纸》 CAS 北大核心 2022年第4期62-69,共8页

本研究通过硫酸水解、超声和TEMPO (2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)氧化3种处理方法分别制备了纳米纤维素(CFR-CNC、CFR-CNF和CFR-TNC)及相应薄膜,对纳米纤维素微观形态、结晶度、热稳定性和化学结构进行了表征,同时比较了纳米纤维素薄膜的... 本研究通过硫酸水解、超声和TEMPO (2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)氧化3种处理方法分别制备了纳米纤维素(CFR-CNC、CFR-CNF和CFR-TNC)及相应薄膜,对纳米纤维素微观形态、结晶度、热稳定性和化学结构进行了表征,同时比较了纳米纤维素薄膜的形态和机械性能。结果表明,3种纳米纤维素具有不同的长宽比(29.2、163.7、132.2)和结晶度(62.5%、52.8%、43.9%)。红外光谱图表明,3种纳米纤维素的纤维素分子结构并未改变,且CFR-TNC成功引入羧基。3种纳米纤维素薄膜中,CFR-CNF薄膜具有较高的拉伸强度(36.6 MPa),CFR-CNC薄膜具有较好的抗形变能力,并且3种薄膜均具有良好的透光性。 展开更多

关键词 玉米秸秆糠醛剩余物 酸水解 tempo氧化 超声法 纳米纤维素薄膜

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蔗渣大分子半纤维素和纳米纤维素的一体式全制备 被引量：5

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作者 熊海平 龙宇 +3 位作者 江仕鹏 李康昊 项舟洋 宋涛 《中国造纸》 CAS 北大核心 2021年第10期1-9,共9页

使用质量分数4%~20%的NaOH溶液预处理蔗渣,以33.5%~73.1%的较高得率获得了平均分子质量为40~60 kDa的大分子半纤维素,然后采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法,在没有额外机械力作用下,将抽提后的残渣成功转化成直径小于15... 使用质量分数4%~20%的NaOH溶液预处理蔗渣,以33.5%~73.1%的较高得率获得了平均分子质量为40~60 kDa的大分子半纤维素,然后采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化法,在没有额外机械力作用下,将抽提后的残渣成功转化成直径小于15 nm、长度几十纳米至2μm且分散性很好的TEMPO氧化纤维素纳米晶体(TOCN)。研究还发现,NaOH预处理不但可以有效地从蔗渣中提取半纤维素,而且明显提高了TEMPO氧化法制备纳米纤维素的效率。传统TEMPO氧化纤维原料需机械处理且只能制备CNF,而本研究通过NaOH预处理协同TEMPO氧化法,无需机械处理即可得到具有较好尺寸的CNC。另外,预处理所用碱浓的增加导致纤维素的晶型发生转变,且随着预处理时间的延长,其发生转变时所需的碱浓降低。 展开更多

关键词 半纤维素 纳米纤维素 碱抽提 tempo氧化 晶型

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氧化程度及钙离子交联对纳米纤维素薄膜物理性能的影响研究

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作者 李泉 方浩航 +3 位作者 黄殿贵 黄晓琳 秦春阳 李秀荣 《现代化工》 2025年第9期133-138,150,共7页

采用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化与超声破碎结合的方法制备了不同氧化程度的纳米纤维素(CNF)薄膜,探究次氯酸钠和TEMPO添加量以及Ca^(2+)离子交联对CNF薄膜透光性和力学性能的影响。结果表明,增加次氯酸钠和TEMPO添加量,在一... 采用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化与超声破碎结合的方法制备了不同氧化程度的纳米纤维素(CNF)薄膜,探究次氯酸钠和TEMPO添加量以及Ca^(2+)离子交联对CNF薄膜透光性和力学性能的影响。结果表明,增加次氯酸钠和TEMPO添加量,在一定程度上增加了CNF薄膜的透光率,降低了CNF薄膜的雾度;改变次氯酸钠的添加量对CNF薄膜的拉伸强度和弹性模量均有影响,其拉伸强度从50.2 MPa降低至34.7 MPa,弹性模量从4 123.4 MPa增加至5 063.4 MPa,而其断裂伸长率则从3.0%降低至1.6%;改变TEMPO的添加量使CNF薄膜的弹性模量升高,最高可达5 851 MPa,断裂伸长率则会降低,最低为2.9%;Ca^(2+)会增强膜的力学性能,交联后CNF薄膜的拉伸强度最高可达122.37 MPa,弹性模量最高可达6 597.1 MPa。研究结果为制备具有良好的光学与力学性能的薄膜及包装材料等提供了技术支撑。 展开更多

关键词 纳米纤维素薄膜 tempo氧化法 Ca^(2+)交联 透光性 力学性能

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