离子液体在纤维素纳米晶体生产中的作用机制

2024-09-29 09:57:06 sh默尼 1

纳米纤维素作为一种应用前景十分广泛的生物基材料,是满足全球可持续和环境友好型材料需求的潜在材料。纳米纤维素,包括纤维素纳米晶体(CNC)和纤维素纳米纤维(CNF),具有高强度、高透明度、可再生性等独特的物理化学性质,在生物医学、电子设备等领域都有具有巨大的应用潜力。


传统的CNC生产方法通常会使用大量无机酸,如硫酸。这种生产过程不仅对环境有害,还会产生大量的酸性废水。因此,开发更为环保和经济的生产技术成为了一个重要的研究课题。近年来,离子液体(ILs)和深共熔溶剂(DES)作为新型溶剂,拥有低挥发性、可调的酸碱性以及良好的化学稳定性,被认为是生产CNC的理想替代溶剂。离子液体是一类在室温下为液态的盐类,由有机阳离子和无机或有机阴离子组成,具有非常低的蒸气压和可设计调整的化学性质。DES则是通过氢键受体和供体之间的相互作用形成的低熔点混合物,通常由天然存在的化合物组成,具有成本低和环境友好的特点。

为了替纤维素纳米晶体的可持续生产提供科学依据,并推动相关绿色化学和生物基材料技术的发展,智利天主教大学Paulina Pavez团队针对三种不同的溶剂体系:可回收的离子液体稀释体系(S1)、另一种可回收的离子液体稀释体系(S2),以及一个不可回收的三元深共熔溶剂体系(S3)CNC产率、原料成本、环境影响等方面的性能进行对比,并对其进行技术经济分析和生命周期评估(LCA)

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