離子液體在纖維素納米晶體生產中的作用機制

2024-09-29 09:57:06 sh默尼 21

納米纖維素作為一種應用前景十分廣泛的生物基材料，是滿足全球可持續和環境友好型材料需求的潛在材料。納米纖維素，包括纖維素納米晶體(CNC)和纖維素納米纖維(CNF)，具有高強度、高透明度、可再生性等獨特的物理化學性質，在生物醫學、電子設備等領域都有具有巨大的應用潛力。

傳統的CNC生產方法通常會使用大量無機酸，如硫酸。這種生產過程不僅對環境有害，還會產生大量的酸性廢水。因此，開發更為環保和經濟的生產技術成為了一個重要的研究課題。近年來，離子液體(ILs)和深共熔溶劑(DES)作為新型溶劑，擁有低揮發性、可調的酸堿性以及良好的化學穩定性，被認為是生產CNC的理想替代溶劑。離子液體是一類在室溫下為液態的鹽類，由有機陽離子和無機或有機陰離子組成，具有非常低的蒸氣壓和可設計調整的化學性質。DES則是通過氫鍵受體和供體之間的相互作用形成的低熔點混合物，通常由天然存在的化合物組成，具有成本低和環境友好的特點。

為了替纖維素納米晶體的可持續生產提供科學依據，并推動相關綠色化學和生物基材料技術的發展，智利天主教大學的Paulina Pavez團隊針對三種不同的溶劑體系：可回收的離子液體稀釋體系(S1)、另一種可回收的離子液體稀釋體系(S2)，以及一個不可回收的三元深共熔溶劑體系(S3)在CNC產率、原料成本、環境影響等方面的性能進行對比，并對其進行技術經濟分析和生命周期評估(LCA)。