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祝賀郭元龍、蔡龍兩位同學:捕獲CO2溶解纖維素制備纖維素膜材料取得新進展

人們使用纖維素已經(jīng)超過150年歷史,它廣泛存在于自然界中,是儲量最豐富的可再生資源。纖維素可以被加工成纖維素氣凝膠、水凝膠、微晶纖維素及應用最廣泛的纖維素膜。傳統(tǒng)制備纖維素膜主要通過粘膠法和銅氨法,但是這兩種方法能耗高,并且會造成嚴重的環(huán)境污染。近些年有學者研究新的溶解體系來溶解纖維素,制備纖維素膜,其中較為綠色的制備方法主要有離子液體體系及CO2基可逆離子液體體系。離子液體體系主要存在造價高,能耗高的問題,而CO2基可逆離子液體體系則具有成本低,溶劑可回收循環(huán)使用,溶解條件溫和等特點,得到了廣泛的關注。


本研究主要通過使用四甲基胍(TMG)和乙二醇(EG)及二甲基亞楓(DMSO)及CO2構建可逆離子液體體系,在溫和的條件下,對纖維素實現(xiàn)非衍生化均相溶解(見圖1)。溶解后的纖維素溶液經(jīng)各種不同的反溶劑,比如醇類、酸溶液及堿溶液的再生,可以得到性質可控的再生纖維素膜。通過各種表征手段,詳細研究了不同反溶劑對再生纖維素膜的結構、表面形貌、光學透過性、力學性能、熱性能及水蒸氣和氧氣透過性的影響。結果表明,經(jīng)乙醇溶液再生的纖維素膜具有良好的力學性能和光學透過性,(見圖2)以及卓越的、可以和商用包裝膜相媲美的水蒸氣和氧氣屏蔽效果。該膜有望應用在包裝、食品及農(nóng)業(yè)等領域。

圖1:再生纖維素膜的制備流程示意圖

圖2:再生纖維素膜的SEM,AFM表征


本研究是由博士研究生郭元龍和碩士研究生蔡龍為共同第一作者,謝海波教授和鄭強教授為共同通訊作者,作為封面論文發(fā)表在  ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。


原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.1c03609


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