Microhoneycomb monolieten bereid door de unidirectionele vriesdrogen van Cellulose Nanofiber gebaseerd Sols: methode en uitbreidingen

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Hier presenteren we een algemeen protocol ter voorbereiding van een verscheidenheid van microhoneycomb monolieten (MHMs) in welke vloeistof met een extreem lage drukval passeren kan. MHMs verkregen moeten worden gebruikt als filters, katalysator ondersteunt, stroom-type elektroden, sensoren en steigers voor biomaterialen.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Pan, Z. Z., Nishihara, H., Lv, W., Wang, C., Luo, Y., Dong, L., Song, H., Zhang, W., Kang, F., Kyotani, T., Yang, Q. H. Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions. J. Vis. Exp. (135), e57144, doi:10.3791/57144 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Monolithische honingraat structuren zijn aantrekkelijk voor multidisciplinaire velden vanwege hun hoge kracht-gewichtsverhouding. In het bijzonder worden microhoneycomb monolieten (MHMs) met micrometer-schaal kanalen verwacht als efficiënte platforms voor reacties en scheidingen vanwege hun grote oppervlaktes. Tot nu toe zijn MHMs vervaardigd door een unidirectionele trekkers (UDF) methode slechts van zeer beperkte precursoren. Hierin, rapporteren we een protocol waarbij een reeks van MHMs bestaande uit verschillende componenten kan worden verkregen. Onlangs vonden we die cellulose nanofibers functie als een afzonderlijke structuur-leiding agent op weg naar de vorming van MHMs door de UDF-proces. Door het mengen van de cellulose nanofibers met water oplosbare stoffen die MHMs opleveren, kan een verscheidenheid van samengestelde MHMs bereid worden. Dit aanzienlijk verrijkt de chemische samenstelling van MHMs naar veelzijdige toepassingen.

Introduction

Als een gloednieuwe materiaal, heeft microhoneycomb monoliet (aangeduid door MHM) onlangs trok enorme aandacht van multidisciplinaire velden1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8. the MASSIEF VERNAGELDE houten muren werd voor het eerst bereid door S. Mukai et al. door middel van een gewijzigde unidirectionele trekkers (UDF) aanpak als een monoliet met een scala aan rechte microchannels met honingraat-achtige kruissecties9. Massief Vernagelde houten muren bezit de algemene voordelen van honingraat structuren, dat wil zeggen, efficiënte mozaïekpatroon, hoge kracht-gewichtsverhouding en lage drukval. Bovendien heeft in vergelijking met de honingraat-monoliet met een grotere omvang van het kanaal, de MASSIEF VERNAGELDE houten muren een veel grotere specifieke oppervlakte. De UDF-methode houdt de unidirectionele groei van ijskristallen en gelijktijdige fase-separatie zichtbaar op bevriezing. Na de verwijdering van de ijskristallen, wordt een solide component gevormd door het ijs kristal verkregen. De morfologie gevormd na de fasescheiding is afhankelijk van de intrinsieke aard van de voorloper (sol of gel), en in de meeste gevallen, lamel10, vezel11en fishbone12 structuren dreigen te vormen in plaats van de MHMs. Dientengevolge, de vorming van MHMs heeft gemeld slechts in beperkte precursoren, en dit heeft de diversiteit van hun chemische eigendommen aanzienlijk bemoeilijkt. We hebben onlangs geconstateerd dat cellulose nanofibers een sterke structuur-leiding functie naar de vorming van de structuur van de MASSIEF VERNAGELDE houten muren door de UDF proces13. Gewoon door het mengen van de cellulose nanofibers met andere componenten van het water waarin het zich verspreidt, is het mogelijk om voor te bereiden een verscheidenheid van MHMs met verschillende chemische eigenschappen. Bovendien zijn hun exterieur vormen en kanaal maten flexibel en gemakkelijk gecontroleerde13. MHMs moeten dus worden gebruikt als filters, katalysator ondersteunt, stroom-type elektroden, sensoren en steigers voor biomaterialen.

In dit document, hebben we eerst de techniek van de fundamentele voorbereiding van MHMs uitleggen van de waterige dispersie van cellulose nanofibers door het proces van de UDF in detail. Bovendien tonen we de voorbereiding van verschillende soorten samengestelde MHMs.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. bereiding van 1 wt % 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO)-gemedieerde geoxideerde Cellulose Nanofiber (TOCN) Sol

Opmerking: De sol is gedefinieerd als een colloïdale suspensie van zeer kleine vaste deeltjes in een continue vloeistof.

  1. Schorten 66,7 g Nadelholz gebleekt Kraft pulp (NBKP, met 12 g van cellulose) in 700 mL gedeïoniseerd water (DI) met een mechanische agitator bij 300 omwentelingen per minuut gedurende 20 minuten.
  2. Voeg 20 mL van waterige oplossing van de TEMPO (met 0,15 g TEMPO) en 20 mL van een waterige oplossing van NaBr (met 1.5 g van NaBr) langzaam aan het bovenstaande NBKP schorsing14,15.
  3. Breng de pH van de bovenstaande schorsing naar ongeveer 10.5 (gemeten met een pH-meter) met het langzaam toevoegen van 3,0 M NaOH oplossing.
  4. Voeg langzaam aan het bovenstaande mengsel om te beginnen met TEMPO-gemedieerde oxidatie ongeveer 63.8 g van waterige oplossing van NaClO (met 6-14 wt % actief chloor) met een pipet.
  5. Terwijl het toevoegen van NaClO, doorgaan met het toevoegen van de NaOH-oplossing om te houden van de pH van het systeem binnen het bereik van 10,0 tot ~ 10.5. Dit proces duurt ongeveer 2,5 uur.
  6. Spoel de TEMPO-gemedieerde geoxideerde cellulose vezels met DI water 3 keer (1200 mL DI water telkens) om de resterende NaClO, NaOH en andere chemicaliën te verwijderen.
  7. Behandel de pasta met een krachtige mechanische blender brokkelt de geoxideerde cellulose vezels in nanofibers. Verrichten de mechanische behandeling zorgvuldig meerdere malen begeleid met een toevoeging van gelijke hoeveelheid water. Tot slot wordt een 1 wt % TEMPO-gemedieerde geoxideerde cellulose nanofiber (TOCN) sol verkregen. De TOCNs hebben een diameter van 4 tot ~ 6 nm en een lengte van 0,5 tot ~ 2 μm.
  8. Bewaar de 1 wt % TOCN sol bij 4 ° C (cellulose nanofibers de neiging te rotten bij een omgevingstemperatuur).

2. voorbereiding van de TOCN-styreen butadieenrubber (SBR) gemengd Sol

  1. Voeg 0.21 g SBR colloid (48.5 wt %) in 10 g 1 wt % TOCN sol (stap 11,7.) in een glas ketel van 20 mL.
  2. Het bovenstaande mengsel gedurende 3 minuten doorroeren met een vortex-mixer op het energieniveau van 6 te bereiken een gelijkmatig verspreide sol. winkel de bovenstaande mengsel sol bij 4 ° C vóór gebruik.

3. bereiding van TOCN-TiO2 gemengd Sol

  1. Voeg 0,1 g van TiO2 nanodeeltjes (met een gemiddelde deeltjesgrootte van 20 nm) in 10 g 1 wt % TOCN sol in een glas ketel van 20 mL.
  2. Het bovenstaande mengsel met een homogenizer gedurende 10 minuten tot een gelijkmatig gemengd sol. uitvoeren dit 10 min-proces met tussenpozen, omdat een aanzienlijke hoeveelheid warmte wordt gegenereerd in het proces en leidt tot de opkomst van de temperatuur, die kan worden afgebroken TOCNs doorroeren. Bewaar het mengsel sol bij 4 ° C vóór gebruik.

4. bereiding van TOCN-oppervlak geoxideerd gemengd Sols koolstofvezel (SOCF)

  1. Terugvloeiing 1,7 g van koolstofvezel (300 mesh, met een diameter van 5.5 tot ~6.0 micrometer en een lengte van ongeveer 50 μm) in 150 mL geconcentreerd salpeterzuur bij 60 ° C gedurende 6 uur te bereiken SOCF16. Voeg 0.01 g van de bovenstaande SOCF in 10 g 1 wt % TOCN sol binnen een 20 mL glas vaartuig.
  2. Shake-mix het bovenstaande mengsel, en ultra-Bewerk ultrasone trillingen ten het mengsel gedurende 5 minuten om een gelijkmatig gemengd sol. winkel de sol mengsel bij 4 ° C vóór gebruik.

5. bereiding van Microhoneycomb monoliet van de 1 wt % TOCN Sol (aangeduid met massief VERNAGELDE houten muren-TOCN)

  1. Laad een polypropyleen (PP) buis (met een inwendige diameter van 13 mm, een buitendiameter van 15 mm en een lengte van 150 mm) met glaskralen en vul de onderste 5 cm gedeelte van de buis-13.
  2. Laden van een bepaald bedrag (het bedrag wordt niet gecontroleerd voor elke keer, maar het is gewoonlijk groter dan 2,7 mL om ervoor te zorgen het daaropvolgende snijproces) van de 1 wt % TOCN sol in de bovenstaande PP buis bevattende glazen bolletjes.
    Opmerking: TOCN sol was direct gevuld in de PP buis zonder gieten in glaskralen voor de studie van het effect van de afstand die geweest bij de unidirectionele vriesproces betrokken is. In dit geval was de hoeveelheid TOCN sol 11 mL.
  3. Verwijder voorzichtig de belletjes die kunnen zijn gegenereerd tijdens het laden van de sol. Houd de PP buis met de TOCN sol bij 4 ° C's nachts vóór gebruik.
  4. Bevestig de bovenstaande PP buis met de TOCN sol aan de dompelen machine die wordt gebruikt voor unidirectionele bevriezing. De relevante parameters instellen en beginnen met de PP buis dompelen in een thermo kruik met vloeibare stikstof (196 ° c.) met een constante snelheid van 50 cm h-1 (Figuur 1).
  5. Snij het PP buis gedeelte met een zaag, en barst het bevroren TOCN sol deel in verschillende secties. Bevriezen droog deze secties met een freeze-drying machine bij-10 ° C gedurende 1 dag, dan bij-5 ° C gedurende 1 dag, en ten slotte bij 0 ° C voor 1 dag. De MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN werd verkregen als wit-gekleurde monolieten (Figuur 1).

6. bereiding van Microhoneycomb monoliet van de TOCN-SBR gemengd Sol (aangeduid met massief VERNAGELDE houten muren-TOCN/SBR) en TOCN-TiO2 gemengd Sol (aangeduid met massief VERNAGELDE houten muren-TOCN/TiO2 )

  1. Laden van polypropyleen (PP) buizen (met een inwendige diameter van 13 mm, een buitendiameter van 15 mm en een lengte van 150 mm) met glaskralen, vullen de onderste 5 cm gedeelte van de buizen.
    Opmerking: De glazen bolletjes worden gebruikt ter dekking van het gebied waar wankele ijs kristalgroei voorkomt, te bereiken van uniforme morfologie van het resulterende monster. Zowel de grootte en oppervlakte eigenschap van de glasparels hebben geen invloed op de morfologie van het resulterende monster.
  2. Laden van zekere (het bedrag wordt niet gecontroleerd voor elke keer, maar het is gewoonlijk groter dan 2,7 mL om ervoor te zorgen het daaropvolgende snijproces) van de TOCN-SBR sol of TOCN-TiO2 gemengd gemengde sol in de PP buizen met glaskralen.
  3. Verwijder voorzichtig de belletjes die kunnen zijn gegenereerd tijdens het laden van de sol. Houd de PP-buizen met de bovenstaande gemengd sol bij 4 ° C's nachts vóór gebruik.
  4. Bevestig de PP-buizen met de bovenstaande gemengd sols aan de dompelen machine die wordt gebruikt voor unidirectionele bevriezing. De relevante parameters instellen en beginnen met de PP buis dompelen in een tank met vloeibare stikstof (196 ° c.) met een constante snelheid van 20 cm h-1.
  5. Snij het PP buis gedeelte met een zaag, en barst van de bevroren TOCN-SBR gemengd sol deel in verschillende secties.
  6. Bevriezen droog deze secties met een freeze-drying machine bij-10 ° C gedurende 1 dag, dan bij-5 ° C gedurende 1 dag, en ten slotte bij 0 ° C voor 1 dag. De MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/SBR en MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/TiO2 werden verkregen als witte monolieten.

7. bereiding van Microhoneycomb monoliet van de TOCN-SOCF gemengd Sol (aangeduid met massief VERNAGELDE houten muren-TOCN/SOCF)

  1. Laad een polypropyleen (PP) buis met (een inwendige diameter van 13 mm) en een buitendiameter van 15 mm en een lengte van 150 mm met glaskralen, vullen de onderste 5 cm gedeelte van de buis.
  2. Laden van zekere (het bedrag wordt niet gecontroleerd voor elke keer, maar het is gewoonlijk groter dan 2,7 mL om ervoor te zorgen het daaropvolgende snijproces) van de TOCN-SOCF gemengd sol in de bovenstaande PP buis bevattende glazen bolletjes.
  3. Verwijder voorzichtig de belletjes die kunnen zijn gegenereerd tijdens het laden van de sol. Houd de PP buis met het bovenstaande gemengd sol bij 4 ° C's nachts vóór gebruik.
  4. Bevestig de PP buis met het bovenstaande gemengd sol aan de dompelen machine die wordt gebruikt voor unidirectionele bevriezing. De relevante parameters instellen en beginnen met de PP buis dompelen in een tank met vloeibare stikstof (196 ° c.) met een constante snelheid van 20 cm h-1.
  5. Snij het PP buis gedeelte met een zaag, en barst het bevroren gedeelte van de TOCN-SOCF sol in verschillende secties. Bevriezen droog deze secties met een freeze-drying machine bij-10 ° C gedurende 1 dag, dan bij-5 ° C gedurende 1 dag, en ten slotte bij 0 ° C voor 1 dag. De MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/SOCF werd verkregen als een wit-grijs-monoliet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De morphologies voor de verschillende posities van de MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN in de richting van unidirectionele bevriezing worden onderzocht en afgebeeld in Figuur 2. Met het standpunt wordt verder weg van het onderste gedeelte van het Massief Vernagelde houten muren-TOCN, een geleidelijke morfologie verandering werd geopenbaard (Figuur 2, discussie). Door de invoering van een tweede element in de TOCN sol vormen een homogeen mengsel sol, is het mogelijk om voor te bereiden van verschillende soorten samengestelde MHMs. Bijvoorbeeld, zijn samengestelde MHMs, inclusief SBR (Figuur 3a), TiO2 (Figuur 3b), of zelfs koolstofvezel (Figuur 4) bereid.

Figure 1
Figuur 1: schematische van de voorbereiding van MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN door de aanpak van de unidirectionele freeze-drying. De unidirectionele bevriezing wordt uitgevoerd met een onderdompelende machine weergegeven aan de linkerkant. Na unidirectionele bevriezing, werd vriesdrogen uitgevoerd met een freeze-drier om de opbrengst van de MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN. Dit cijfer is gewijzigd van Pan, Z.-Z. et al. 13. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: morfologische karakteristieken van de verschillende posities van MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN. (een) schema met merken labelen van de verschillende posities van MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN. (b-h) SEM beelden van de doorsnede van de MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN met een afstand tot de onderkant (de tip) van het Massief Vernagelde houten muren-TOCN van 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 cm, respectievelijk. (ik) SEM afbeelding van de Langsdoorsnede van het Massief Vernagelde houten muren-TOCN. Merk op dat in een typisch experiment van de UDF, glasparels altijd gebruikt zijn te vullen van de onderste 5 cm deel van de PP buis vóór het laden van de sol voor de unidirectionele bevriezing, zodat pseudo-gestage teelt van ijskristallen kan worden bereikt. Echter hier, was TOCN sol direct gevuld in de PP buis zonder gieten in glaskralen eerst te bestuderen van het effect van de afstand die is betrokken bij de unidirectionele vriesproces. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: morfologische karakterisaties op twee MASSIEF VERNAGELDE houten muren composieten. (en b) tonen de cross sectional SEM beelden van (a) MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/SBR en (b) MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/TiO2, respectievelijk. De rechterbovenhoek inzetstukken in (a) en (b) zijn dan optische beelden van MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/SBR en MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/TiO2, respectievelijk. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4: SEM-beeld van MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/SOCF. De afbeelding toont de nieuwe structuur met SOCF verbinden de naburige microhoneycomb muren, en de inzet binnen het besturingselement image is een optische beeld van MASSIEF VERNAGELDE houten muren-TOCN/SOCF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De meest kritische stap voor de verwezenlijking van de MHMs is de unidirectionele bevriezing stap, tijdens welke water stolt om te vormen in kolomvorm ijskristallen en duw de dispersoid opzij naar het kader vormen. De unidirectionele vriesproces omvat in principe thermische overdracht tussen de voorloper sol en de koelvloeistof. In onze opstelling, werd een onderdompelende machine gebruikt voor het invoegen van een PP buis met een sol voorloper in de koelvloeistof (vloeibare stikstof) met een constante snelheid. Omdat vloeibare stikstof de hele tijd verdampen houdt, ontstaat een temperatuurgradiënt fluctuant boven het vloeistofniveau van stikstof. Voordat het aanraken van de stikstof-vloeistofniveau, heeft de PP buis onvermijdelijk ervaren warmte-uitwisseling met de koude lucht boven het vloeistofniveau stikstof, die geleid de schommelingen van de temperatuur van het onderste deel van de PP buis tot heeft. Verder, bij het aanraken van de stikstof-vloeistofniveau, de temperatuur van het onderste deel van de PP buis onmiddellijk gedaald tot een temperatuur dicht bij die van de vloeibare stikstof (196 ° c.), en het aangrenzende gedeelte ook snel afgekoeld tot de temperatuur van vloeibare stikstof . Het was niet tot een bepaalde positie dat de psudo-constante warmte die overdracht is gerelateerd aan het unidirectionele bevriezing gestarte plaatsvindt. Na het bevriezen, was de PP buis gebarsten af in secties voor trekkers. De secties werden onmiddellijk overgedragen aan een goed koud als ijs neiging te ontdooien, die zou leiden tot verslechtering van de morfologie van de resulterende monsters. Bovendien, werd het freeze-drying proces zorgvuldig uitgevoerd bij een temperatuur die lager is dan 0 ° C om te voorkomen dat het ontdooien van ijs. We hebben vastgesteld verschillende posities van een massief VERNAGELDE houten muren-TOCN boven de bodem, zoals afgebeeld in Figuur 2a. Standpunten (b-h) 1-7 cm van de onderkant werden waargenomen met SEM, zoals weergegeven in Figuur 2b-h. De positie (b) dat is 1 cm boven vanaf de onderkant heeft een georiënteerde morfologie naar het midden van de bulk (Figuur 2b). Dit is vergelijkbaar met die van de monoliet bereid van duik-bevriezing13, waarbij de dominante warmtewisseling langs de basale vlak. De positie die 2 cm van de bodem, een goed uitgelijnde honingraat-achtige morfologie werd verkregen (Figuur 2 c-h), tonen de unidirectionele groei van ijskristallen in de lengte richting van de PP buis. Er moet worden opgemerkt dat de grootte van de microhoneycomb een duidelijke verhoging van de positie (c) tot (d ervaren), en daarna stabiel gehouden. Dit wordt toegeschreven aan het effect van de afstand, die in een lagere positie als positie (c), een hogere temperatuur verloop en een hogere toenemende snelheid van de ijs kristallen17 waren betrokken, waardoor kleinere ijskristallen. Echter hetgeen op hogere posities, zoals positie (d), het effect van de afstand niet meer toegepast en het temperatuurverloop tijdens werd relatief stabiel, tot een gestage kanaal grootte van 10 μm. De grootte van het kanaal van het Massief Vernagelde houten muren-TOCN overeenkomstig de dompelen snelheid van de PP buis zou veranderen, maar de microhoneycomb morfologie behouden13. De grootte van het kanaal kan worden afgestemd binnen een bereik van 10 tot ~ 200 μm13, en een groter of een kleiner kanaal kon alleen bereikt worden met speciaal design. Figuur 2i geeft de morfologie van het Massief Vernagelde houten muren-TOCN langs de Langsdoorsnede, tonen de unidirectionally indringende aard van het Massief Vernagelde houten muren-TOCN. Dit verschilt aanzienlijk van de 3-dimensionale poreuze structuren die zijn verkregen van de koelkast-bevriezing18 of vloeibare stikstof blussen van19.

Het grootste voordeel van onze methodologie is zijn veelzijdigheid bij het beheersen van de samenstelling van de resulterende monoliet. We vonden dat TOCNs een sterke neiging hebben tot het vormen van de structuur van de MASSIEF VERNAGELDE houten muren via de UDF-proces. Gewoon door het opstellen van een scala aan mengsel sol, kan een reeks van samengestelde MHMs worden bereikt. Wij hebben veel voorbeelden getoond in ons vorige verslag13. Een typisch voorbeeld is de combinatie met een in water oplosbaar polymeer, en presenteren we een ander voorbeeld-SBR hier, zoals in Figuur 3a. Deze soorten samengestelde MHMs hebben een muur van gladde microhoneycomb, waarin een homogene verdeling van de opgenomen onderdelen. Verder, wij hebben bevestigd dat het Massief Vernagelde houten muren-TOCN kan worden gebruikt als een aanhanger voor nanodeeltjes, zoals weergegeven in Figuur 3b. Een mengsel voorloper sol van TOCNs en TiO2 nanodeeltjes leverde een welgeordende MASSIEF VERNAGELDE houten muren met TiO2 nanodeeltjes vast te houden aan het oppervlak van de microhomeycomb muren. Dit kan verder worden uitgebreid om voor te bereiden van functionele MHMs met inbegrip van een verscheidenheid van nanodeeltjes.

Ten slotte, onze methodologie kan worden verlengd voor nieuwe constructies met substructuur binnen de microchannels. We vonden dat een samengestelde MASSIEF VERNAGELDE houten muren met SOCFs het overbruggen van de naburige microhoneycomb muren door de invoering van een oppervlakte geoxideerde koolstofvezel (SOCF) in de voorloper sol, uiteindelijk werd verkregen door het UDF-proces (Figuur 4). Hoewel verdere stijging van de hoeveelheid SOCF met de psudosteady groei van ijskristallen die tot de MASSIEF VERNAGELDE houten muren interfereert leidt, heeft het huidige resultaat de haalbaarheid van deze methode moet worden gebruikt voor het verkennen van nieuwe structuren aangetoond. Zodra een dichtere structuur met bepaalde taaiheid is bereikt, kan een verscheidenheid van toepassingen zoals energieopslag voor deze materialen worden gedacht.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit werk werd gesteund door de nationale fundamentele onderzoek programma van China (2014CB932400), National Natural Science Foundation of China (nrs. 51525204 en U1607206) en Shenzhen Basic onderzoeksproject (nr. JCYJ20150529164918735). Ook bedank wij Daicel-Allnex Ltd. en JSR Co. voor vriendelijk gegevensverstrekkende polyurethanen en styreen butadieenrubber, respectievelijk.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Nadelholz Bleached Kraft Pulp Seioko PMC company CSF=600
TEMPO Macklin Inc. T819129 98%
NaBr Macklin Inc. S818075 AR, 99%
NaClO Aladin Inc. S101636 6-14 wt% active chlorine basis
SBR colloid JSR corp. TRD102A 48.5 wt%
TiO2 Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. A63725402 crystalline anatase phase
carbon fiber Shenzhen Xian’gu Ltd. XGCP-300
Nitric acid Huada Reagent Ltd. 7697-37-2 65-68 wt%
Mixer Scientific Industries, Inc G-560 the mixer 
Mechanical blender Waring Lab Ltd. MX1000XTX For disintegrating cellulose bundles into nanofibers.
Homogenizer Scientz Ltd. HXF-DY For dispersing TiO2 nanoparticles
pH meter  Horiba Ltd. F-74BW

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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 and microhoneycombs synthesized by ice templating. Catal. Surv. Asia. 10, (3-4), 161-171 (2006).
  4. Nishihara, H., et al. Preparation of monolithic SiO2-Al2O3 cryogels with inter-connected macropores through ice templating. J. Mater. Chem. 16, (31), 3231-3236 (2006).
  5. Mukai, S. R., Mitani, K., Murata, S., Nishihara, H., Tamon, H. Assembling of nanoparticles using ice crystals. Mater. Chem. Phys. 123, (2), 347-350 (2010).
  6. Cui, K., et al. Self-assembled microhoneycomb network of single-walled carbon nanotubes for solar cells. J. Phy. Chem. Lett. 4, (15), 2571-2576 (2013).
  7. Xu, T., Wang, C. -A. Effect of two-step sintering on micro-honeycomb BaTiO3 ceramics prepared by freeze-casting process. J. Eur. Ceram. Soc. 36, (10), 2647-2652 (2016).
  8. Yoshida, S., et al. CO2 Separation in a flow system by silica microhoneycombs loaded with an ionic liquid prepared by the ice-templating method. Ind. Eng. Chem. Res. 56, (10), 2834-2839 (2017).
  9. Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Formation of monolithic silica gel microhoneycombs (SMHs) using pseudosteady state growth of microstructural ice crystals. Chem. Commun. (7), 874-875 (2004).
  10. Gutie´rrez, M. C., et al. Macroporous 3D Architectures of Self-Assembled MWCNT Surface Decorated with Pt Nanoparticles as Anodes for a Direct Methanol Fuel Cell. J. Phys. Chem. C. 111, 5557-5560 (2007).
  11. Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Morphology maps of ice-templated silica gels derived from silica hydrogels and hydrosols. Micropor. Mesopor. Mat. 116, (1-3), 166-170 (2008).
  12. Okaji, R., Taki, K., Nagamine, S., Ohshima, M. Preparation of porous honeycomb monolith from UV-curable monomer/dioxane solution via unidirectional freezing and UV irradiation. J. Appl. Polym. Sci. 125, (4), 2874-2881 (2012).
  13. Pan, Z. -Z., et al. Cellulose nanofiber as a distinct structure-directing agent for xylem-like microhoneycomb monoliths by unidirectional freeze-drying. ACS Nano. 10, (12), 10689-10697 (2016).
  14. Saito, T., Nishiyama, Y., Putaux, J. -L., Vigon, M., Isogai, A. Homogeneous Suspensions of Individualized Microfibrils from TEMPO-Catalyzed Oxidation of Native Cellulose. Biomacromolecules. 7, (6), 1687-1691 (2006).
  15. Saito, T., Kimura, S., Nishiyama, Y., Isogai, A. Cellulose Nanofibers Prepared by TEMPO-Mediated Oxidation of Native Cellulose. Biomacromolecules. 8, 2485-2491 (2007).
  16. Bekyarova, E., et al. Multiscale carbon nanotube− carbon fiber reinforcement for advanced epoxy composites. Langmuir. 23, 3970-3974 (2007).
  17. Nishihara, H. Study on the simultaneous control of the nanostructure and morphology of the porous materials prepared via the ice-templating method [D]. Kyoto University. Kyoto. (in Japanese) (2005).
  18. Zhang, R., et al. Three-dimensional porous graphene sponges assembled with the combination of surfactant and freeze-drying. Nano Research. 7, (10), 1477-1487 (2014).
  19. Tao, Y., et al. Towards ultrahigh volumetric capacitance: graphene derived highly dense but porous carbons for supercapacitors. Sci. Rep. 3, 2975 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics