Tek yönlü selüloz Nanofiber dağılması tarafından hazırlanan Microhoneycomb yekpare dayalı sıra: Yöntem ve uzantıları
Summary
Burada, hangi sıvı bir son derece düşük basınç düşmesi ile geçebileceği içinde microhoneycomb yekpare (MHMs) çeşitli hazırlamak için genel bir iletişim kuralı mevcut. Katalizör destekler, akış türü elektrotlar, sensörler ve iskele Biyomalzeme için filtre olarak kullanılacak elde MHMs bekleniyor.
Abstract
Yekpare petek yapıları nedeniyle onların yüksek güç-ağırlık oranı çok disiplinli alanlara çekici olmuştur. Özellikle, mikrometre ölçekli kanalları ile microhoneycomb yekpare (MHMs), onların geniş yüzey alanları nedeniyle reaksiyonlar ve ayrımları için verimli platformlar olarak bekleniyor. Şu ana kadar MHMs bir tek yönlü (UDF) dağılması yöntemi tarafından yalnızca çok sınırlı öncüleri hazırlanmıştır. Burada, biz hangi MHMs farklı bileşenlerden oluşan bir dizi elde edilebilir bir protokol raporu. Son zamanlarda, farklı yapısı yönetmenlik Ajan MHMs oluşumu UDF sürecinde doğru olarak o selüloz nanofibers işlev bulduk. Selüloz nanofibers MHMs pes ediyor musun çözünen maddeler su ile karıştırılarak, kompozit MHMs çeşitli hazırlanabilir. Bu önemli ölçüde MHMs kimyasal Anayasası çok yönlü uygulamalar doğru zenginleştiriyor.
Introduction
Yepyeni bir malzeme olarak microhoneycomb monolith (izotopu MHM) son zamanlarda çok disiplinli alanları1,2,3,4,5, çok büyük dikkat çekti 6 , 7 , 8. MHM ilk hazırlanan bir yaklaşımla değiştirilmiş tek yönlü (UDF) dağılması S. Mukai vd tarafından petek benzeri kesitleri9ile düz mikro bir dizi ile bir monolith olarak. MHM petek yapıları, yani, verimli mozaik, yüksek güç-ağırlık oranı ve düşük basınç düşmesi genel avantajları sahiptir. Ayrıca, MHM petek monolith daha büyük bir kanal boyutu ile karşılaştırıldığında, çok daha büyük belirli yüzey alanı bulunmaktadır. UDF Yöntem buz kristalleri ve eşzamanlı faz ayrımı donma noktasının üzerinde tek yönlü büyüme içerir. Buz kristalleri kaldırıldıktan sonra sağlam bir bileşen tarafından buz kristali kalıp elde edilir. İçsel doğa habercisi (sol veya jel) ve çoğu durumlarda, lamel10, fiber11faz ayrılması kurulan morfoloji bağlıdır ve fishbone12 yapıları MHMs yerine oluşturmak olasıdır. Sonuç olarak, MHMs oluşumu sadece sınırlı öncüleri bildirilmiştir ve bu önemli ölçüde kimyasal mallarını çeşitliliği engel. Selüloz nanofibers UDF işlemi13arası MHM yapısı oluşturan doğru güçlü bir yapısı yönetmenlik işlevi var son zamanlarda bulduk. Sadece Selüloz nanofibers su dağılabilir diğer bileşenleri ile karıştırılarak, MHMs çeşitli farklı kimyasal özellikleri ile hazırlamak mümkündür. Ayrıca, onların dış şekil ve kanal büyüklükte esnek ve kolay kontrollü13vardır. Böylece, MHMs filtreler, katalizör destekler, akış türü elektrotlar, sensörler ve iskele Biyomalzeme için kullanılması bekleniyor.
Bu yazıda, biz ilk MHMs temel Hazırlama tekniği selüloz nanofibers ayrıntılı UDF sürecinde sulu dispersiyon üzerinden açıklar. Ayrıca, bileşik MHMs birkaç farklı türde hazırlanması göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
MHMs ulaşmak için en kritik tek yönlü dondurucu adım adımdır sütunlu buz kristalleri şeklinde ve dispersoid bir kenara çerçeve oluşturmak üzere itme sırasında hangi su katılaşır. Tek yönlü dondurma işlemi temelde habercisi sol ve soğutucu arasında termal transfer içerir. Bizim kurulumunda bir daldırma makine sabit bir hız ile soğutucu (sıvı azot) içine bir habercisi sol içeren bir s tüp eklemek için kullanıldı. Sıvı azot her zaman buharlaşan tutar beri bir dalgalanma Sıcaklık grady…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal temel araştırma programı Çin (2014CB932400), Ulusal Doğa Bilimleri Foundation of China (NOS 51525204 ve U1607206) ve Shenzhen temel araştırma projesi (No tarafından desteklenmiştir JCYJ20150529164918735). Ayrıca, DAICEL-Allnex Ltd. ve JSR a.ş. nazik sağlama poliüretan ve stiren bütadien kauçuk, sırasıyla teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Nadelholz Bleached Kraft Pulp | Seioko PMC company | CSF=600 | |
| TEMPO | Macklin Inc. | T819129 | 98% |
| NaBr | Macklin Inc. | S818075 | AR, 99% |
| NaClO | Aladin Inc. | S101636 | 6-14 wt% active chlorine basis |
| SBR colloid | JSR corp. | TRD102A | 48.5 wt% |
| TiO2 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | A63725402 | crystalline anatase phase |
| carbon fiber | Shenzhen Xian’gu Ltd. | XGCP-300 | |
| Nitric acid | Huada Reagent Ltd. | 7697-37-2 | 65-68 wt% |
| Mixer | Scientific Industries, Inc | G-560 | the mixer |
| Mechanical blender | Waring Lab Ltd. | MX1000XTX | For disintegrating cellulose bundles into nanofibers. |
| Homogenizer | Scientz Ltd. | HXF-DY | For dispersing TiO2 nanoparticles |
| pH meter | Horiba Ltd. | F-74BW |
References
- Nishihara, H., Mukai, S. R., Yamashita, D., Tamon, H. Ordered macroporous silica by ice templating. Chem. Mater. 17, 683-689 (2005).
- Mukai, S. R., Nishihara, H., Yoshida, T., Taniguchi, K., Tamon, H. Morphology of resorcinol-formaldehyde gels obtained through ice-templating. Carbon. 43 (7), 1563-1565 (2005).
- Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Porous microfibers and microhoneycombs synthesized by ice templating. Catal. Surv. Asia. 10 (3-4), 161-171 (2006).
- Nishihara, H., et al. Preparation of monolithic SiO2-Al2O3 cryogels with inter-connected macropores through ice templating. J. Mater. Chem. 16 (31), 3231-3236 (2006).
- Mukai, S. R., Mitani, K., Murata, S., Nishihara, H., Tamon, H. Assembling of nanoparticles using ice crystals. Mater. Chem. Phys. 123 (2), 347-350 (2010).
- Cui, K., et al. Self-assembled microhoneycomb network of single-walled carbon nanotubes for solar cells. J. Phy. Chem. Lett. 4 (15), 2571-2576 (2013).
- Xu, T., Wang, C. -. A. Effect of two-step sintering on micro-honeycomb BaTiO3 ceramics prepared by freeze-casting process. J. Eur. Ceram. Soc. 36 (10), 2647-2652 (2016).
- Yoshida, S., et al. CO2 Separation in a flow system by silica microhoneycombs loaded with an ionic liquid prepared by the ice-templating method. Ind. Eng. Chem. Res. 56 (10), 2834-2839 (2017).
- Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Formation of monolithic silica gel microhoneycombs (SMHs) using pseudosteady state growth of microstructural ice crystals. Chem. Commun. (7), 874-875 (2004).
- Gutie´rrez, M. C., et al. Macroporous 3D Architectures of Self-Assembled MWCNT Surface Decorated with Pt Nanoparticles as Anodes for a Direct Methanol Fuel Cell. J. Phys. Chem. C. 111, 5557-5560 (2007).
- Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Morphology maps of ice-templated silica gels derived from silica hydrogels and hydrosols. Micropor. Mesopor. Mat. 116 (1-3), 166-170 (2008).
- Okaji, R., Taki, K., Nagamine, S., Ohshima, M. Preparation of porous honeycomb monolith from UV-curable monomer/dioxane solution via unidirectional freezing and UV irradiation. J. Appl. Polym. Sci. 125 (4), 2874-2881 (2012).
- Pan, Z. -. Z., et al. Cellulose nanofiber as a distinct structure-directing agent for xylem-like microhoneycomb monoliths by unidirectional freeze-drying. ACS Nano. 10 (12), 10689-10697 (2016).
- Saito, T., Nishiyama, Y., Putaux, J. -. L., Vigon, M., Isogai, A. Homogeneous Suspensions of Individualized Microfibrils from TEMPO-Catalyzed Oxidation of Native Cellulose. Biomacromolecules. 7 (6), 1687-1691 (2006).
- Saito, T., Kimura, S., Nishiyama, Y., Isogai, A. Cellulose Nanofibers Prepared by TEMPO-Mediated Oxidation of Native Cellulose. Biomacromolecules. 8, 2485-2491 (2007).
- Bekyarova, E., et al. Multiscale carbon nanotube− carbon fiber reinforcement for advanced epoxy composites. Langmuir. 23, 3970-3974 (2007).
- Nishihara, H. . Study on the simultaneous control of the nanostructure and morphology of the porous materials prepared via the ice-templating method [D]. , (2005).
- Zhang, R., et al. Three-dimensional porous graphene sponges assembled with the combination of surfactant and freeze-drying. Nano Research. 7 (10), 1477-1487 (2014).
- Tao, Y., et al. Towards ultrahigh volumetric capacitance: graphene derived highly dense but porous carbons for supercapacitors. Sci. Rep. 3, 2975 (2013).
