Name: green and low-cost production of thermally stable and carboxylated cellulose nanocrystals and nanofibrils using highly recyclable dicarboxylic acids
Uploaded: 2017-01-09T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Green and Low-cost Production of Thermally Stable and Carboxylated Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils Using Highly Recyclable Dicarboxylic Acids at JoVE.c

इस काम के लिए आयोजित किया गया बियान, चेन, और वांग पीएच.डी. दौरा कर रहे थे, जबकि अमेरिका वन सेवा, वन उत्पाद प्रयोगशाला (FPL), मैडिसन, WI, पर और झू के अधिकारी सरकार समय पर छात्रों। इस काम आंशिक यूएसडीए कृषि और खाद्य अनुसंधान पहल (Afri) प्रतियोगी अनुदान (सं 2011-67009-20056), चीनी राज्य वानिकी प्रशासन (परियोजना सं 2015-4-54) के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया चीन (परियोजना नं 31470599), चीन के गुआंगज़ौ संभ्रांत परियोजना है, और चीन छात्रवृत्ति कोष। इन कार्यक्रमों से अनुदान FPL संभव पर बियान, चेन, और वांग की यात्रा पर नियुक्तियों बना दिया।

नोट: प्रक्षालित नीलगिरी क्राफ्ट लुगदी (बीईपी) और वाणिज्यिक स्रोतों से सख़्त मिश्रित दृढ़ लकड़ी क्राफ्ट लुगदी (UMHP) फाइबर सीएनसी और CNF के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल किया गया। वाणिज्यिक Malei...

<ol>
	<li>Giese, M., Blusch, L. K., Khan, M. K., MacLachlan, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Materials+from+Cellulose-Derived+Liquid-Crystal+Templates.">Functional Materials from Cellulose-Derived Liquid-Crystal Templates.</a> Angew Chem Int Ed. 54 (10), 2888-2910 (2015).</li><li>Zhu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wood-Derived+Materials+for+Green+Electronics,+Biological+Devices,+and+Energy+Applications+.">Wood-Derived Materials for Green Electronics, Biological Devices, and Energy Applications .</a> Chem. Rev. , (2016).</li><li>Wang, Q. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaching+zero+cellulose+loss+in+cellulose+nanocrystal+(CNC)+production:+recovery+and+characterization+of+cellulosic+solid+residues+(CSR)+and+CND.">Approaching zero cellulose loss in cellulose nanocrystal (CNC) production: recovery and characterization of cellulosic solid residues (CSR) and CND.</a> Cellulose. 19 (6), 2033-2047 (2012).</li><li>Hamad, W. Y., Hu, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-process-yield+interrelations+in+nanocrystalline+cellulose+extraction.">Structure-process-yield interrelations in nanocrystalline cellulose extraction.</a> Can J Chem Eng. 88 (3), 392-402 (2010).</li><li>Chen, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+the+yield+and+characteristics+of+wood+cellulose+nanocrystals+(CNC)+using+concentrated+acid+hydrolysis.">Tailoring the yield and characteristics of wood cellulose nanocrystals (CNC) using concentrated acid hydrolysis.</a> Cellulose. 22 (3), 1753-1762 (2015).</li><li>Mukherjee, S. M., Woods, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-ray+and+electron+microscope+studies+of+the+degradation+of+cellulose+by+sulphuric+acid.">X-ray and electron microscope studies of the degradation of cellulose by sulphuric acid.</a> Biochim Biophys Acta. 10 (4), 499-511 (1953).</li><li>Camarero Espinosa, S., Kuhnt, T., Foster, E. J., Weder, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+thermally+stable+cellulose+nanocrystals+by+phosphoric+acid+hydrolysis.">Isolation of thermally stable cellulose nanocrystals by phosphoric acid hydrolysis.</a> Biomacromolecules. 14 (4), 1223-1230 (2013).</li><li>Yu, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+extraction+of+thermally+stable+cellulose+nanocrystals+with+a+high+yield+of+93%+through+hydrochloric+acid+hydrolysis+under+hydrothermal+conditions.">Facile extraction of thermally stable cellulose nanocrystals with a high yield of 93% through hydrochloric acid hydrolysis under hydrothermal conditions.</a> J Mater Chem, A. 1 (12), 3938-3944 (2013).</li><li>Leung, A. C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+and+properties+of+carboxylated+cellulose+nanocrystals+prepared+from+a+novel+one-step+procedure.">Characteristics and properties of carboxylated cellulose nanocrystals prepared from a novel one-step procedure.</a> Small. 7 (3), 302-305 (2011).</li><li>Saito, T., Isogai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TEMPO-mediated+oxidation+of+native+cellulose.+The+effect+of+oxidation+conditions+on+chemical+and+crystal+structures+of+the+water-insoluble+fractions.">TEMPO-mediated oxidation of native cellulose. The effect of oxidation conditions on chemical and crystal structures of the water-insoluble fractions.</a> Biomacromolecules. 5 (5), 1983-1989 (2004).</li><li>Yang, H., Chen, D. Z., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+sterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose+obtained+by+periodate+oxidation+of+cellulose+fibers.">Preparation and characterization of sterically stabilized nanocrystalline cellulose obtained by periodate oxidation of cellulose fibers.</a> Cellulose. 22 (3), 1743-1752 (2015).</li><li>Huang, Y. B., Fu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrolysis+of+cellulose+to+glucose+by+solid+acid+catalysts.">Hydrolysis of cellulose to glucose by solid acid catalysts.</a> Green Chem. 15 (5), 1095-1111 (2013).</li><li>Shimizu, K. I., Satsuma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+a+rational+control+of+solid+acid+catalysis+for+green+synthesis+and+biomass+conversion.">Toward a rational control of solid acid catalysis for green synthesis and biomass conversion.</a> Energy &amp; Environ Sci. 4 (9), 3140-3153 (2011).</li><li>Wang, Q. Q., Zhu, J. Y., Considine, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+and+optically+transparent+films+prepared+using+cellulosic+solid+residue+(CSR)+recovered+from+cellulose+nanocrystals+(CNC)+production+waste+stream.">Strong and optically transparent films prepared using cellulosic solid residue (CSR) recovered from cellulose nanocrystals (CNC) production waste stream.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 5 (7), 2527-2534 (2013).</li><li>Chen, L. H., Zhu, J. Y., Baez, C., Kitin, P., Elder, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+thermal-stable+and+functional+cellulose+nanocrystals+and+nanofibrils+produced+using+fully+recyclable+organic+acids.">Highly thermal-stable and functional cellulose nanocrystals and nanofibrils produced using fully recyclable organic acids.</a> Green Chem. 18, 3835-3843 (2016).</li><li>Fischer, E., Speier, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Darstellungder+der+Ester.">Darstellungder der Ester.</a> Chemische Berichte. 28 (3), 3252-3258 (1895).</li><li>Allen, T. C., Cuculo, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+derivatives+containing+carboxylic+acid+groups.">Cellulose derivatives containing carboxylic acid groups.</a> J Polym Sci: Macromol Rev. 7 (1), 189-262 (1973).</li><li>Wang, Q. Q., Zhao, X. B., Zhu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+strong+acid+hydrolysis+of+a+bleached+kraft+pulp+for+producing+cellulose+nanocrystals+(CNCs).">Kinetics of strong acid hydrolysis of a bleached kraft pulp for producing cellulose nanocrystals (CNCs).</a> Ind Eng Chem Res. 53 (27), 11007-11014 (2014).</li><li>Segal, L., Creely, J. J., Martin, A. E., Conrad, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+empirical+method+for+estimating+the+degree+of+crystallinity+of+native+cellulose+using+the+X-ray+diffractometer.">An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-ray diffractometer.</a> Text Res J. 29 (10), 786-794 (1959).</li></ol>

Maleic एसिड हाइड्रोलिसिस से सीएनसी नमूने का मोटा सीएनसी व्यास उनकी लंबी लंबाई के बावजूद, एक उदारवादी औसत पहलू अनुपात 7.24 और 8.53, बीईपी और UMHP, क्रमशः से CNCs के लिए के परिणामस्वरूप के रूप में ऊपर चर्चा की। CNFs उनके सं?...

सतत आर्थिक विकास न केवल आवश्यकता है फीडस्टॉक है कि अक्षय और biodegradable इस्तेमाल कर रहे हैं लेकिन यह भी हरे और पर्यावरण के अनुकूल निर्माण तकनीकों का उपयोग करता Bioproducts और इन अक्षय feedstocks से जैव रसायनों की एक किस्म का उत्पादन करने के लिए। ऐसे सेलूलोज nanocrystals (सीएनसी) और सेल्यूलोज nanofibrils (CNF), अक्षय lignocelluloses से उत्पादन के रूप में सेलूलोज nanomaterials, biodegradable हैं और अद्वितीय यांत्रिक और ऑप्टिकल गुण bioproducts 1, 2 की एक श्रृंखला विकसित करने के लिए उपयुक्त है। दुर्भाग्य से, सेल्यूलोज nanomaterials के उत्पादन के लिए मौजूदा प्रौद्योगिकियों या तो ऊर्जा गहन जब शुद्ध यांत्रिक फिब्रिलेशन या पर्यावरण की दृष्टि से गैर रीसाइक्लिंग या प्रसंस्करण रसायन, की अपर्याप्त रीसाइक्लिंग के कारण अस्थिर का उपयोग इस तरह जब केंद्रित खनिज एसिड हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया 3-8 या ऑक्सीकरण तरीकों 9 का उपयोग कर के रूप में कर रहे हैं 11। इसके अलावा, ऑक्सीकरण तरीकों में भी पर्यावरण की दृष्टि से विषाक्त कम्पो उत्पादन हो सकता हैlignocelluloses के साथ प्रतिक्रिया द्वारा unds। lignocelluloses - इसलिए, सेल्यूलोज nanomaterials के उत्पादन के लिए हरी निर्माण प्रौद्योगिकियों के विकास और प्रचुर मात्रा में अक्षय सामग्री का पूरा उपयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है। hemicellulose भंग करने और सेल्यूलोज depolymerize करने के लिए एसिड हाइड्रोलिसिस का प्रयोग सेल्यूलोज nanomaterials के उत्पादन के लिए एक प्रभावी तरीका है। ठोस एसिड एसिड वसूली 12, 13 सहजता के लाभ के साथ सेल्यूलोज से चीनी उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया गया है। केंद्रित खनिज एसिड का उपयोग कर पिछले अध्ययनों से संकेत दिया है कि एक कम एसिड एकाग्रता सीएनसी उपज और स्फटिकता 3, 5 में सुधार हुआ। यह पता चलता है कि एक मजबूत एसिड सेलूलोज क्रिस्टल को नुकसान पहुंचा है, जबकि एक मामूली एसिड हाइड्रोलिसिस CNF 3, 14 के साथ एकीकृत उत्पादन और सीएनसी के दृष्टिकोण के माध्यम से गुण और सेल्यूलोज nanomaterials की उपज में सुधार हो सकता है सकते हैं। यहाँ हम केंद्रित ठोस dicarboxylic एसिड हाइड्रोलिसिस का उपयोग कर उत्पादन के लिए एक विधि दस्तावेज़CNF 15 के साथ साथ ई सीएनसी। ये dicarboxylic एसिड कम या परिवेश तापमान पर कम घुलनशीलता है, और इसलिए वे आसानी से परिपक्व क्रिस्टलीकरण प्रौद्योगिकी के माध्यम से ठीक किया जा सकता है। उन्होंने यह भी ऊंचा तापमान जो उबलते या दबाव वाहिकाओं का उपयोग किए बिना केंद्रित एसिड हाइड्रोलिसिस की सुविधा में अच्छा घुलनशीलता है। चूंकि इन एसिड भी ठेठ खनिज सीएनसी उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया एसिड होता है, अच्छा सीएनसी स्फटिकता में उनके उपयोग के परिणामों की तुलना में अधिक pKa है, और कम सीएनसी पैदावार, रेशेदार cellulosic ठोस अवशेषों की एक पर्याप्त राशि के साथ (FCSR या आंशिक रूप से hydrolyzed फाइबर) के कारण शेष के बावजूद अधूरा सेल्यूलोज depolymerization। FCSR कम ऊर्जा आदानों का उपयोग बाद में यांत्रिक फिब्रिलेशन के माध्यम से CNF के उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इसलिए, शर्करा के लिए सेल्यूलोज नुकसान कम खनिज एसिड का उपयोग कर की तुलना में है। यह सर्वविदित है कि कार्बोक्जिलिक एसिड फिशर Speier एस्टरीफिकेशन 16 के माध्यम से कर सकते हैं सेल्यूलोज esterify। Dicarboxylic एसिड को लागू करने के लिए सेलूलोज़ अर्द्ध एसिड संयुक्त राष्ट्र के crosslinked एस्टर 17 (या carboxylation) में परिणाम कर सकते हैं, जैसा कि हम पहले से 15 का प्रदर्शन किया Carboxylated सीएनसी और CNF उत्पादन करने के लिए। विधि यहाँ दस्तावेज उत्पादन कर सकते हैं Carboxylated और thermally स्थिर CNF और सीएनसी भी या तो प्रक्षालित या रूखा pulps से अत्यधिक क्रिस्टलीय है कि जब तक अपेक्षाकृत सरल और उच्च रासायनिक वसूली कर रहे हैं और कम ऊर्जा की जानकारी का उपयोग कर।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1222">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:349px;">Bleached eucalypus pulp&#160;</td>
			<td style="width:327px;">Aracruz Cellulose</td>
			<td style="width:248px;"></td>
			<td style="width:299px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:349px;">Unbleached mixed hardwood kraft pulp&#160;</td>
			<td>International Paper&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:27px;">Maleic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M0375-1KG/CAS110-16-7</td>
			<td style="width:299px;">Powder; assay: 99.0%(HPLC)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glycerol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G5516-4L/CAS56-81-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:38px;">Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td style="width:248px;">S318-500/CAS1310-73-2, 497-19-8</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;">Sodium chloride</td>
			<td>Mallinckrodt</td>
			<td>7581-12/CAS7647-14-5</td>
			<td>Crystal,AR</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:42px;">Cupriethylenediamine solution</td>
			<td>GFS Chemicals</td>
			<td>E32103-1L/CAS14552-35-3</td>
			<td style="width:299px;">1M, for determination of solution viscosity of pulps</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;">Acetone</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A18-500/CAS67-64-1</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Accu-TestTM Vials for COD Testing</td>
			<td>Bioscience,Inc.</td>
			<td>01-215-28</td>
			<td style="width:299px;">COD testing for 20 to 900mg/L standard range concentration</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Heating plate</td>
			<td>IKA</td>
			<td></td>
			<td>Mode: C-MAD HS7 digital</td>
		</tr>
		<tr height="29">
			<td height="29" style="height:30px;">Magnetic stir bar</td>
			<td>ACE Glass</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="29">
			<td height="29" style="height:30px;">Pyrex three-neck round-bottom flask</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS4965B500-1EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;">Dialysis tubing cellulose membrane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9402-100FT</td>
			<td style="width:299px;">Typical molecular weight cut-off = 14000</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;">Disposable aluminum dishes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z154857-1PAK</td>
			<td>Circles, 60mm</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">Disintegrator</td>
			<td>Testing Machines Inc.(TMI)</td>
			<td></td>
			<td style="width:299px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microfluidizer</td>
			<td>Microfluidics Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sonicator</td>
			<td>Qsonica LLC.</td>
			<td></td>
			<td>Mode: 3510R-MT, 50-60 Hz,180 W</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zeta potential analyzer</td>
			<td>Brookhaven Instruments Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">FTIR</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Conductometric titrator</td>
			<td>Yellow Springs Instrument (YSI)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">TGA analyzer</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">X-ray diffractometer</td>
			<td>Bruker Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">AFM imging&#160;</td>
			<td>AFM Workshop</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SEM imaging</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

green and low-cost production of thermally stable and carboxylated cellulose nanocrystals and nanofibrils using highly recyclable dicarboxylic acids

यहाँ हम संभावित कम लागत और अत्यधिक recyclable dicarboxylic ठोस एसिड का उपयोग कर प्रक्षालित नीलगिरी लुगदी (बीईपी) और सख़्त मिश्रित दृढ़ लकड़ी क्राफ्ट लुगदी (UMHP) फाइबर से उच्च thermally स्थिर और Carboxylated सेल्यूलोज nanocrystals (CNCs) और nanofibrils (CNF) की हरी प्रस्तुतियों प्रदर्शित करता है। 70 भार% 100 डिग्री सेल्सियस पर 60 मिनट और 120 मिनट के लिए 120 डिग्री सेल्सियस (वायुमंडलीय दबाव में कोई उबलते) के लिए, क्रमश: बीईपी और UMHP के लिए - ठेठ परिचालन की स्थिति 50 के एसिड सांद्रता थे। 0.4 mmol / छ - परिणामी CNCs 0.2 से उनके इसी फ़ीड फाइबर से एक उच्च थर्मल गिरावट तापमान और एसिड समूह सामग्री है। कम शक्ति (1.0 के उच्च pKa - 3.0) कार्बनिक अम्ल की भी लगभग 239 के दोनों लंबे समय तक लंबाई के साथ CNCs में हुई - 336 एनएम और उच्च स्फटिकता से CNCs खनिज एसिड का उपयोग कर उत्पादन किया। चीनी को सेल्यूलोज नुकसान कम से कम था। dicarboxylic एसिड हाइड्रोलिसिस से रेशेदार cellulosic ठोस छाछ (FCSR) के लिए इस्तेमाल किया गया थाकम ऊर्जा इनपुट के साथ बाद में यांत्रिक फिब्रिलेशन के माध्यम से Carboxylated CNFs का उत्पादन।

चारा एसिड hydrolyzed फाइबर की इसी SEM छवियों के साथ साथ सीएनसी और CNF बीईपी और UMHP से की विशिष्ट AFM छवियों आंकड़े 1 और 2 में दिखाया जाता है। छवियों स्पष्ट रूप से (2 बी के साथ 1 बी के साथ च?...

Watch this Scientific Journal Video about Green and Low-cost Production of Thermally Stable and Carboxylated Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils Using Highly Recyclable Dicarboxylic Acids at JoVE.c

Green and Low-cost Production of Thermally Stable and Carboxylated Cellulose Nanocrystals and Nanofibrils Using Highly Recyclable Dicarboxylic Acids

यहाँ हम अत्यधिक thermally स्थिर और Carboxylated सेल्यूलोज nanocrystals (सीएनसी) और nanofibrils (CNF) अत्यधिक recyclable ठोस dicarboxylic एसिड का उपयोग करने का हरे और टिकाऊ निर्माण के लिए एक उपन्यास विधि का प्रदर्शन।

Thermally स्थिर और Carboxylated सेल्यूलोज nanocrystals और Nanofibrils का उपयोग अत्यधिक Recyclable dicarboxylic एसिड की ग्रीन और कम लागत पर उत्पादन

Here we demonstrate potentially low cost and green productions of high thermally stable and carboxylated cellulose nanocrystals (CNCs) and nanofibrils ...

The overall goal of this procedure is to demonstrate the integrated production of carboxylated, thermally stable cellulose nanocrystals with cellulose nanofibrils from cellulosic feedstock using solid dicarboxylic acids with easy acid recovery. This method is to help us answer the question how to produce with nanomaterials. The main advantages of this technique is that the results of materials are similarly highly most stable, carboxylated, and the acids we use can be easily recycled, therefore to achieve even stability.To begin the procedure, place 40mL of deionized water and a magnetic stir bar into a three-neck, round-bottomed flask. Heat the water to 85 degrees Celsius with a liquid glycerol bath. Then, add 60g anhydrous maleic acid to the flask and stir until completely dissolved to obtain a 60 weight percent moleic acid solution.Heat the solution to 100 degrees Celsius while stirring. Then, add 10g of oven-dried, bleached, eucalyptus kraft pulp, and stir the mixture for one hour to hydrolyze the pulp. During hydrolysis, prepare a vacuum filtration flask and buchner funnel with filter paper.Then, add 160mL of 80 degrees Celsius DI water to the reaction flask to terminate hydrolysis. After an hour has elapsed, take a 2mL aliquot of the acid hydrolyzate for concentration analysis. Immediately collect the solids by vacuum filtration.Wash the solids with DI water and retain the filtrate for acid recovery. Transfer the washed solids to a centrifuge bottle and add DI water to obtain an approximately 1%by weight mixture. Centrifuge the pulp mixture at 11, 960G for 10 minutes, and then discard the supernatant.Continue washing the solids by centifugation until the supernatant appears turbid. Resuspend the solids in the turbid supernatant. Dialyze the mixture against DI water until the conductivity of the pulp mixture is close to that of DI water.Then, centrifuge the dialyzed sample at 3, 500 G for 10 minutes. Decant the supernatant to separate the aqueous dispersion of CNCs from the fibrous cellulosic solid residue. Then, prepare a 0.5%by weight fiber suspension in DI water using the fibrous cellulosic solid residue.Pass the suspension through a 200 micrometer homogenizer chamber at 100 millipascals three times, And then through an 87 micrometer chamber at 100 millipascals twice to obtain CNFs by mechanical fibrillation. To determine the nanomaterial length and diameter distributions, first sonicate a 0.01 weight percent suspension of CNCs or CNFs for two minutes. Apply a drop of the suspension to a mica AFM substrate and allow the sample to air dry.Acquire AFM images in vibrating tapping mode. Once the images include at least 100 individual CNCs or CNFs, process the images with analysis software to obtain the size distributions. Next, combine a suspension containing 50mg of cellulose nanomaterials with 120mL of one millimolar sodium chloride.Perform conductometic titration with 0.2mL portions of 10 millimolars sodium hydroxide at 30 second intervals and determine the inflection point. Calculate the caarboxylic acid group content of the sample. Purge the instrument furnace with high purity nitrogen at 20mL per minute.Next, dry CNC and CNF samples at 50 degrees Celsius for four hours to prepare for thermogravimetric analysis. Load 5mg of a dry cellulose nanomaterial sample into the instrument. Heat the furnace from room temperature to 600 degrees Celsius at a rate of 10 degrees Celsius per minute, and evaluate sample decomposition with the instrument's software.Check the thermal stability of the CNC and CNF samples at 105 degrees Celsius for four and 24 hours. Use wide-angle x-ray defraction and FTIR spectrophotometry to further characterize the cellulose nanomaterial samples. Using this procedure, CNCs and CNFs were produced from bleached eucalyptus kraft pulp, and unbleached mixed hardwood kraft pulp.Hydrolysis with dicarboxylic acids such as moleic acid reduced fiber length without significantly affecting fiber diameter. The CNC yield was comparatively low when moleic acid was used. CNFs were obtained by mechanical fibrillation of the fibrous cellulosic solid residue from hydrolysis, and were correspondingly longer and thinner than the CNCs.While attempting this procedure, it is important to remember to use dialysis to separate the CNCs. After its development, this technique will pave the way for the scientists in the field of material science, medical science and electronic industry to develop body parts and using this material. After watching this video, you should have a good understanding how to produce similarly stable carboxylated cellulose nanomaterials using dicarboxylic acids.Don't forget, and always remember, working with a concentrated acid can be extremely hazardous, so precautions have to be taken while performing this procedure.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

सीडीएसई / सीडी रॉड और tetrapod nanocrystals के वरीय संश्लेषण

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Qualitative Identification of Carboxylic Acids, Boronic Acids, and Amines Using Cruciform Fluorophores

कार्बोक्जिलिक एसिड, boronic एसिड, और एमाइंस गुणात्मक पहचान cruciform fluorophores का उपयोग

Molecular cruciforms are X-shaped systems in which two conjugation axes intersect at a central core. If one axis of these molecules is substituted with ...

Thin-layer Chromatographic (TLC) Separations and Bioassays of Plant Extracts to Identify Antimicrobial Compounds

Thin-layer Chromatographic TLC Separations and Bioassays of Plant Extracts to Identify Antimicrobial Compounds

पतली परत chromatographic (टीएलसी) विभाजन और संयंत्र निष्कर्षों की bioassays रोगाणुरोधी यौगिकों की पहचान करने के लिए

A common screen for plant antimicrobial compounds consists of separating plant extracts by paper or thin-layer chromatography (PC or TLC), exposing the ...

Characterization, Quantification and Compound-specific Isotopic Analysis of Pyrogenic Carbon Using Benzene Polycarboxylic Acids (BPCA)

Characterization, Quantification and Compound-specific Isotopic Analysis of Pyrogenic Carbon Using Benzene Polycarboxylic Acids BPCA

लक्षण वर्णन, ज्वरकारक कार्बन बेंजीन polycarboxylic एसिड का उपयोग कर की मात्रा और यौगिक-विशिष्ट विश्लेषण समस्थानिक (BPCA)

Fire-derived, pyrogenic carbon (PyC), sometimes called black carbon (BC), is the carbonaceous solid residue of biomass and fossil fuel combustion, such as ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

बायोपॉलिमर Aerogels की तैयारी ग्रीन सॉल्वैंट्स का उपयोग

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology

अत्यधिक स्थिर, कार्यात्मक रोंआर नैनोकणों और लकड़ी फाइबर से बायोपॉलिमर्स: सतत नैनो की ओर

Nanoparticles, as one of the key materials in nanotechnology and nanomedicine, have gained significant importance during the past decade. While ...

A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions

एक सरल, कम लागत, और मजबूत प्रणाली जलीय समाधान के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा विकसित हाइड्रोजन की मात्रा को मापने के लिए

There is a growing research interest in the development of portable systems which can deliver hydrogen on-demand to proton exchange membrane (PEM) ...

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

नियंत्रित संश्लेषण और अत्यधिक वर्दी पाली की प्रतिदीप्ति ट्रैकिंग (<em&gt; एन</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...