Monolitos de Microhoneycomb preparados por la liofilización unidireccional de nanofibras de celulosa basan Sols: método y extensiones
Summary
Aquí, presentamos un protocolo general para preparar una gran variedad de monolitos de microhoneycomb (MHMs) en qué fluido puede pasar con una muy baja caída de presión. MHMs obtenidos deben utilizarse como filtros, catalizador apoya, electrodos del tipo de flujo, sensores y andamios de biomateriales.
Abstract
Las estructuras de panal monolítico han sido atractivas para los campos multidisciplinarios debido a su alto cociente del fuerza-a-peso. Particularmente, se espera que microhoneycomb monolitos (MHMs) con canales de micrómetro-escala como plataformas eficientes para reacciones y separaciones debido a sus grandes superficies. Hasta ahora, MHMs han sido preparadas por un método unidireccional de liofilización (UDF) sólo a partir de precursores muy limitadas. Adjunto, Divulgamos un protocolo que puede obtenerse una serie de MHMs consisten en diversos componentes. Recientemente, hemos encontrado esa función de nanofibras de celulosa como un agente de dirección de estructura distintivo hacia la formación de MHMs a través del proceso UDF. Mezclando las nanofibras de celulosa con sustancias solubles del agua que no den MHMs, puede preparar una variedad de compuestos MHMs. Esto enriquece significativamente la constitución química de MHMs hacia usos versátiles.
Introduction
Como un material nuevo, microhoneycomb monolito (denota MHM) recientemente ha atraído enorme atención desde campos multidisciplinarios1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8. el MMH primero fue preparado por Mukai S. et al. , a través de un acercamiento unidireccional modificado de liofilización (UDF) como un monolito con una serie de microcanales recta con panal-como secciones9. MHM posee las ventajas generales de las estructuras de panal, es decir, Teselación eficiente, alto cociente del energía-a-peso y baja caída de presión. Por otra parte, en comparación con el monolito de nido de abeja con un mayor tamaño del canal, el MHM tiene un mucho mayor área de superficie específica. El método UDF implica el crecimiento unidireccional de cristales de hielo y separación de fases simultáneas en congelación. Después de la eliminación de los cristales de hielo, se obtiene un componente sólido moldeado por el cristal de hielo. La morfología formada sobre la separación de fase depende de la naturaleza intrínseca del precursor (sol o gel) y en la mayoría de los casos, láminas10, fibra11, y12 estructuras de espina de pez son propensos a formar en lugar del MHMs. Como resultado, la formación de MHMs se ha divulgado solamente en precursores limitadas, y esto ha dificultado significativamente la diversidad de sus propiedades químicas. Recientemente hemos encontrado que nanofibras de celulosa tienen una función de dirección de estructura fuerte hacia la formación de la estructura MHM a la UDF proceso13. Simplemente mezclando las nanofibras de celulosa con otros componentes solubles en agua, es posible preparar una variedad de MHMs con diferentes propiedades químicas. Por otra parte, sus formas exteriores y tamaños de canal son flexible y fácilmente controlados13. Por lo tanto, se espera que MHMs utilizar como filtros, soportes de catalizador, electrodos del tipo de flujo, sensores y andamios para biomateriales.
En este artículo, explicamos primero la técnica de preparación básica de MHMs de la dispersión acuosa de nanofibras de celulosa a través del proceso de la UDF en detalle. Por otra parte, se demuestra la preparación de diferentes tipos de compuestos MHMs.
Protocol
Representative Results
Discussion
El paso más crítico para lograr el MHMs es el paso de congelación unidireccional, en que el agua se solidifica para formar cristales de hielo cilíndrico y empuje la dispersión a un lado para formar el marco. El proceso de congelación unidireccional básicamente consiste en la transferencia térmica entre el sol del precursor y el refrigerante. En nuestra instalación, una máquina que se utilizó para insertar un tubo de los PP que contienen un sol precursor en el refrigerante (nitrógeno líquido) con una velocida…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por la nacional básico de investigación programa de China (2014CB932400), Fundación de Ciencias naturales nacionales de China (núms. 51525204 y U1607206) y proyecto de investigación básica de Shenzhen (no. JCYJ20150529164918735). También, nos gustaría agradecer a Daicel Allnex Ltd. y JSR Co. poliuretanos proveedores amablemente y caucho de butadieno del estireno, respectivamente.
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 |
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