Très stable, fonctionnelle Hairy Nanoparticules et biopolymères à partir de fibres de bois: Vers la nanotechnologie durable

Amir Sheikhi; Han Yang; Md. Nur Alam; Theo G. M. van de Ven

doi:10.3791/54133

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Article de méthode

Très stable, fonctionnelle Hairy Nanoparticules et biopolymères à partir de fibres de bois: Vers la nanotechnologie durable

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DOI :

10.3791/54133

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20 juillet 2016

Amir Sheikhi¹^,²^,³ , Han Yang¹^,²^,³ , Md. Nur Alam¹^,²^,³ , Theo G. M. van de Ven¹^,²^,³

¹Department of Chemistry, McGill University, ²Center for Self-Assembled Chemical Structures (CSACS), McGill University, ³Pulp and Paper Research Center, McGill University

Dans cet article

Résumé

Des schémas de synthèse pour préparer des nanoparticules poilues à base de fibres de bois très stables et des biopolymères fonctionnels à base de cellulose ont été détaillés.

Résumé

Nanoparticules, comme l'un des matériaux clés dans la nanotechnologie et de la nanomédecine, ont acquis une importance significative au cours de la dernière décennie. Bien que des nanoparticules à base de métaux sont associés à des tracas synthétiques et environnementaux, la cellulose présente, une alternative verte durable pour la synthèse de nanoparticules. Ici, nous présentons les procédures de synthèse et de séparation chimiques pour produire de nouvelles classes de nanoparticules poilues (portant régions à la fois amorphes et cristallins) et biopolymères à base de fibres de bois. Grâce à l'oxydation periodate de pâte de bois tendre, l'anneau de glucose de la cellulose est ouverte à la liaison C2-C3 pour former des groupes 2,3-dialdéhyde. En outre le chauffage des fibres partiellement oxydées (par exemple, T = 80 ° C) résulte en trois produits, à savoir de fibres de cellulose oxydée, la cellulose nanocristalline stabilisée stériquement (SNCC) et dissous dialdéhyde cellulose modifiée (DAMC), qui sont bien séparés par centrifugation intermittente et l'addition de co-solvant.Les fibres partiellement oxydées (sans chauffage) ont été utilisés comme intermédiaire hautement réactif pour réagir avec le chlorite pour convertir la quasi-totalité aldéhyde en groupes carboxyle. précipitation et centrifugation Co-solvant conduit à la cellulose électrostérique stabilisé nanocristalline (ENCC) et de la cellulose dicarboxylées (DCC). La teneur en aldéhyde de la SNCC et par conséquent la charge de surface de ENCC (teneur en groupes carboxyle) a été contrôlée avec précision en régulant le periodate temps de réaction d'oxydation, ce qui entraîne des nanoparticules extrêmement stables comportant plus de 7 mmol de groupes fonctionnels par gramme de nanoparticules (par exemple, par rapport à CNC conventionnel portant << 1 mmol groupe fonctionnel / g). La microscopie à force atomique (AFM), la microscopie électronique à transmission (MET) et microscopie électronique à balayage (SEM) attestées à la morphologie analogue à une tige. titration conductimétrique, transformée de Fourier spectroscopie infrarouge (FTIR), la résonance magnétique nucléaire (RMN), la diffusion de lumière dynamique (DLS), électrocinétique-sonic-amplitude (ESA) et acoustique spectroscopie d'atténuation faire la lumière sur les propriétés supérieures de ces nanomatériaux.

Introduction

Cellulose, comme le biopolymère le plus abondant dans le monde, a été servi récemment comme une matière première clé pour obtenir des nanoparticules cristallines nommées nanocellulose cristalline (NCC, aussi connu comme la cellulose nanocristaux CNC) ^1. Pour comprendre le mécanisme de la synthèse CCN, la structure des fibres de cellulose doit être exploré. La cellulose est un polymère linéaire et polydispersé comprenant du poly-bêta (1,4) -D-résidus glucose ^2. Les anneaux de sucre dans chaque monomère sont reliés par l' oxygène glycosidique pour former des chaînes de (1-1,5) x 10 ⁴ unités glucopyranose ^2,3, présentant e....