Hochstabile, funktionelle Hairy Nanopartikel und Biopolymere aus Holzfasern für eine nachhaltige Nanotechnologie

Amir Sheikhi; Han Yang; Md. Nur Alam; Theo G. M. van de Ven

doi:10.3791/54133

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Methodenartikel

Hochstabile, funktionelle Hairy Nanopartikel und Biopolymere aus Holzfasern für eine nachhaltige Nanotechnologie

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DOI:

10.3791/54133

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20. Juli 2016

Amir Sheikhi¹^,²^,³ , Han Yang¹^,²^,³ , Md. Nur Alam¹^,²^,³ , Theo G. M. van de Ven¹^,²^,³

¹Department of Chemistry, McGill University, ²Center for Self-Assembled Chemical Structures (CSACS), McGill University, ³Pulp and Paper Research Center, McGill University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Syntheseschemata zur Herstellung hochstabiler haariger Nanopartikel auf Holzfaserbasis und funktioneller Biopolymere auf Zellulosebasis wurden detailliert beschrieben.

Zusammenfassung

Nanopartikel, als eines der wichtigsten Materialien in der Nanotechnologie und der Nanomedizin, haben erhebliche Bedeutung in der letzten Dekade gewonnen. Während metallbasierte Nanopartikel mit synthetischen und Umwelt Ärger verbunden sind, stellt Zellulose eine grüne, nachhaltige Alternative für Nanopartikelsynthese. Hier präsentieren wir die chemische Synthese und Trennverfahren, um neue Klassen von haarigen Nanopartikel produzieren und Biopolymere auf Holzfasern (sowohl amorphe als auch kristalline Bereiche Lager). Durch Oxidation mit Periodat aus Weichholz Zellstoff wird der Glukosering aus Cellulose an der C2-C3-Bindung geöffnet 2,3-Dialdehyd Gruppen zu bilden. Weiteres Erhitzen der partiell oxidierten Fasern (beispielsweise T = 80 ° C) führt zu drei Produkte, nämlich faserigen oxidierte Cellulose, sterisch stabilisierten nanokristallinem Cellulose (SNCC) und gelösten Dialdehyd modifizierte Cellulose (DAMC), die durch intermittierende Zentrifugation gut getrennt sind und Co-Lösungsmittelzugabe.Die teilweise oxidierten Fasern (ohne Heizung) wurden als ein hochreaktives Zwischenprodukt verwendet, um mit Chlorit reagieren fast alle Aldehyds zu Carboxylgruppen umgewandelt werden. Co-Lösungsmittelfällung und Zentrifugation führte in elektrosterical stabilisiert nanokristallinem Cellulose (ENCC) und dicarboxylierten Cellulose (DCC). Der Aldehydgehalt von SNCC und folglich Oberflächenladung von ENCC (Carboxylgehalt) wurden genau gesteuert , indem die Periodat - Oxidation Reaktionszeit zu steuern, was zu einer sehr stabilen Nanoteilchen mehr als 7 mmol funktionelle Gruppen pro Gramm Nanopartikel (zB trägt, im Vergleich zu herkömmlichen NCC Lager << 1 mmol funktionelle Gruppe / g). Rasterkraftmikroskopie (AFM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) bezeugt das stabförmige Morphologie. Konduktometrischen Titration, Fourier-Transformation-Infrarotspektroskopie (FTIR), Kernspinresonanz (NMR), dynamische Lichtstreuung (DLS), elektrokinetischer-sONIC-Amplitude (ESA) und akustische Dämpfung Spektroskopie Schuppen Licht auf die überlegenen Eigenschaften dieser Nanomaterialien.

Einleitung

Cellulose, das am häufigsten vorkommende Biopolymer auf der Welt, wurde vor kurzem als ein wichtiger Rohstoff diente kristallinen Nanopartikel genannt nanokristallinem Cellulose zu ergeben (NCC, auch als Cellulose - Nanokristalle bekannt CNC) ^1. Um den Mechanismus der NCC-Synthese zu verstehen, muss die Struktur der Cellulosefasern untersucht werden. Cellulose ist ein lineares und polydispersen Polymers , das Poly-beta (1,4) -D-Glucosereste ^2. Die Zuckerringe in jedem Monomer durch glycosidische Sauerstoff verbunden Ketten (1-1,5) x 10 ⁴ Glucopyranose - Einheiten ^2,3, zu bilden kristalline Teile und ungeordnete, amorphe Ber....