Method Article

Microhoneycomb Monolithen vorbereitet durch die unidirektionale Gefriertrocknung von Zellulose Nanofaser basierte Sols: Methode und Erweiterungen

DOI:

10.3791/57144

⸱

May 24th, 2018

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1Engineering Laboratory for Functionalized Carbon Materials and Shenzhen Key Laboratory for Graphene-based Materials, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, 2School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, 3Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University, 4Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute (TBSI), Tsinghua University, 5School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University

In This Article

Summary

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Hier präsentieren wir Ihnen ein allgemeines Protokoll um eine Vielzahl von Microhoneycomb Monolithen (MHMs) vorzubereiten, in welche Flüssigkeit mit einem extrem niedrigen Druckverlust passieren kann. MHMs erhalten sollen als Filter verwendet werden, Katalysator unterstützt, Bewegungsart Elektroden, Sensoren und Gerüste für Biomaterialien.

Abstract

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Monolithische Wabenstrukturen für multidisziplinäre Felder aufgrund ihrer hohen Stärke-zugewicht Verhältnis attraktiv gewesen. Insbesondere dürften Microhoneycomb Monolithen (MHMs) mit Mikrometer-Skala Kanäle als effiziente Plattformen für Reaktionen und Trennungen wegen ihrer großen Flächen. Bis jetzt wurden MHMs durch eine unidirektionale Gefriertrocknung (UDF) Methode nur von sehr begrenzter Vorläufer vorbereitet. Hier berichten wir über ein Protokoll, das eine Reihe von MHMs bestehend aus verschiedenen Komponenten entnommen werden kann. Vor kurzem fanden wir, dass Cellulose-Nanofasern-Funktion als eindeutige Struktur Regie Agent zur Bildung von MHMs durch den UDF-Prozess. Durch die Vermischung der Cellulose-Nanofasern mit Wasser lösliche Stoffe, die nicht MHMs nachgeben, kann eine Vielzahl von zusammengesetzten MHMs vorbereitet werden. Das bereichert deutlich die chemische Zusammensetzung des MHMs für vielseitige Anwendungen.

Introduction

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Als brandneues Material hat Microhoneycomb Monolith (bezeichnet MHM) vor kurzem erregt große Aufmerksamkeit von multidisziplinären Bereichen1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8. the MHM wurde zuerst von S. Mukai Et Al. durch einen modifizierten unidirektional Gefriertrocknung (UDF) Ansatz als Monolith mit einer Reihe von geraden Mikrokanäle mit wabenartigen Querschnitte9vorbereitet. MHM ....

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Protocol

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1. Vorbereitung des 1 wt % 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-Oxyl (TEMPO)-vermittelte oxidierten Zellulose Nanofaser (TOCN) Sol

Hinweis: Die Sol ist definiert als eine kolloidale Suspension von sehr kleinen festen Teilchen in einem kontinuierlichen flüssigen Medium.

  1. Aussetzen Sie, 66,7 g Nadelholz gebleichtem Zellstoff (NBKP, mit 12 g Zellulose) in 700 mL entionisiertem Wasser (DI) mit einem mechanischen Rührwerk bei 300 u/min für 20 Minuten.
  2. Fügen Sie 20 mL TEMPO Wasserlösung (mit 0,15 g TEMPO) und 20 mL NaBr Wasserlösung (mit 1,5 g NaBr) langsam zu den oben genannten NBKP Aussetzung14,

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Results

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Die Morphologien für verschiedene Positionen der MHM-TOCN entlang der Richtung der unidirektionalen Einfrieren untersucht und in Abbildung 2dargestellt. Die Position wird weiter Weg von den Unterteil des MHM-TOCN, zeigte sich eine allmähliche Morphologie-Änderung (Abbildung 2, Diskussion). Durch die Einführung einer zweiten Komponente in der TOCN Sol Sol eine homogene Mischung zu bilden, ist es möglich, verschied.......

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Discussion

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Der wichtigste Schritt zur Erreichung der MHMs ist der unidirektionalen Einfrieren Schritt, bei denen Wasser erstarrt zu bilden Säulenartige Eiskristalle und drücken Sie die Dispersoid zur Seite, um den Rahmen bilden. Die unidirektionale Gefrierprozess umfasst im wesentlichen Wärmeübertragung zwischen der Vorläufer-Sol und das Kühlmittel. In unserem Setup war eine Dipp Maschine benutzt, um ein PP-Röhrchen mit einem Vorläufer-Sol in das Kühlmittel (flüssiger Stickstoff) mit einer konstanten Geschwindigkeit einfügen. Da Fl.......

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Disclosures

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wurde vom National Basic Research Program of China (2014CB932400), National Natural Science Foundation of China (Nr. 51525204 und U1607206) und Shenzhen grundlegende Forschungsprojekt (Nr. unterstützt. JCYJ20150529164918735). Darüber hinaus möchten wir Daicel Allnex Ltd. und JSR Co. freundlicherweise liefert Polyurethane und Styrol-Butadien-Kautschuk, bzw. danken.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nadelholz Gebleichter KraftzellstoffSeioko PMC UnternehmenCSF=600
TEMPOMacklin Inc.T81912998%
NaBrMacklin Inc.S818075AR, 99%
NaClOAladin Inc.S1016366-14 Gew.-% aktive Chlorbasis
SBR-KolloidJSR corp.TRD102A48,5 Gew.-%
TiO2Sinopharm Chemisches Reagenz Co., Ltd.A63725402kristalline Anatas-Phase-Kohlefaser
Shenzhen Xian' gu GmbHXGCP-300
SalpetersäureHuada Reagenz Ltd.7697-37-265-68 Gew
-%MischerScientific Industries, IncG-560der Mischer 
Mechanischer MixerWaring Lab Ltd.MX1000XTXZum Zerfall von Zellulosebündeln in Nanofasern.
HomogenisatorScientz GmbHHXF-DYZum Dispergieren von TiO2 Nanopartikeln
pH-Messgerät Horiba GmbHF-74BW
.

References

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  1. Nishihara, H., Mukai, S. R., Yamashita, D., Tamon, H. Ordered macroporous silica by ice templating. Chem. Mater. 17, 683-689 (2005).
  2. Mukai, S. R., Nishihara, H., Yoshida, T., Taniguchi, K., Tamon, H. Morphology of resorcinol-formaldehyde gels obtained through ice-templating. Carbon. 43 (7), 1563-1565 (2005).
  3. Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Porous microfibers....

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Microhoneycomb MonolithsUnidirectional Freeze dryingCellulose Nanofiber SolComposite MHMsStructural Directing AgentFiltration ApplicationsCatalyst SupportingFlow Type BatteriesSensor ApplicationsBio scaffold Materials

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