Mycket stabil, funktionell Hairy Nanopartiklar och Biopolymerer av träfibrer: Towards Sustainable Nanoteknik

Nanopartiklar, som en av de viktigaste material i nanoteknologi och nanomedicin, har fått stor betydelse under det senaste decenniet. Medan metallbaserade nanopartiklar är förknippade med syntetiska och miljömässiga problem, introducerar cellulosa ett grönt, hållbart alternativ för nanopartiklar syntes. Här presenterar vi de kemiska syntes och separationsförfaranden för att producera nya klasser av håriga nanopartiklar (som bär både amorfa och kristallina regioner) och biopolymerer baserade på träfibrer. Genom perjodatoxidation av mjuk trämassa, är glukosringen av cellulosa öppnas vid C2-C3-bindning för att bilda 2,3-dialdehyd-grupper. Ytterligare upphettning av de partiellt oxiderade fibrerna (t.ex., T = 80 ° C) resulterar i tre produkter, nämligen fibrös oxiderad cellulosa, steriskt stabiliserade nanokristallin cellulosa (SNCC), och löstes dialdehyd modifierad cellulosa (DAMC), som är väl separerade genom intermittent centrifugering och co-lösningsmedelstillsats.De partiellt oxiderade fibrer (utan uppvärmning) användes som en mycket reaktiv intermediär för att reagera med klorit för omvandling nästan all aldehyd till karboxylgrupper. Samlösningsmedel nederbörd och centrifugering resulterade i electrosterically stabiliserade nanokristallint cellulosa (ENCC) och dicarboxylated cellulosa (DCC). Innehållet aldehyd med SNCC och följaktligen ytladdning ENCC (karboxylhalt) till exakt styrd genom styrning av perjodatoxidation reaktionstiden, vilket resulterar i mycket stabila nanopartiklar som bär mer än 7 mmol funktionella grupper per gram av nanopartiklar (t.ex. jämfört med konventionell NCC bärande << 1 mmol funktionell grupp / g). Atomkraftsmikroskopi (AFM), transmissionselektronmikroskopi (TEM) och svepelektronmikroskopi (SEM) intygas att den stavliknande morfologi. Konduktometrisk titrering, FTIR (FTIR), kärnmagnetisk resonans (NMR), dynamisk ljusspridning (DLS), elektrokinetisk-sONIC-amplitud (ESA) och akustisk dämpning spektroskopi belysa de överlägsna egenskaperna hos dessa nanomaterial.