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超堿型二羧基離子液體用于纖維素的溶解和再生

2024-08-19 14:51:57 sh默尼 15

纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分,其含量豐富,是多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值材料的關(guān)鍵原料。有效使用纖維素可以減少對化石能源的依賴,從而緩解環(huán)境塑料污染。基于纖維素的分解溫度低于溶解溫度的特性,現(xiàn)階段對于纖維素的加工依舊采用溶解后再生方法。然而,由于纖維素具有豐富的強(qiáng)分子間和分子內(nèi)氫鍵,其難以在普通溶劑中溶解。因此,選擇合適的溶劑溶解纖維素至關(guān)重要。


傳統(tǒng)的溶劑體系,如[Cu(NH3)4](OH)2(銅銨法)、NaOH/CS2(粘膠法)等,能有效溶解纖維素。然而,這些溶劑的使用通常存在環(huán)境毒性、可回收性差、溶解度有限等問題。離子液體(ILs)具有高溶解性、可回收性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),是溶解纖維素的前景性替代溶劑。近年來開發(fā)的咪唑、季銨、超堿型等ILs,都被證明具有優(yōu)異的纖維素溶解能力。其中,由超堿和羧酸結(jié)合而成的超堿基離子液體(SILs)除了生產(chǎn)成本低外,還具有更高的溶劑可回收性。因此,探索SILs的化學(xué)結(jié)構(gòu)對于纖維素的溶解和再生具有重要意義。已有研究表明,通過在離子液體中引入較大的陽離子,可通過削弱纖維素內(nèi)部的疏水相互作用,從而實(shí)現(xiàn)纖維素的溶解。此外,溶劑的極性匹配性會對纖維素的再生造成影響。

基于此,來自華南理工大學(xué)王小慧科羅拉多大學(xué)Zepeng Lei團(tuán)隊(duì)制備了一系列具有二羧酸基序的超堿基離子液體,并探究了其對纖維素溶解能力和纖維素再生薄膜質(zhì)量的影響。該研究制備的具有中長鏈陰離子結(jié)構(gòu)的超堿基離子液體,具有較高的纖維素溶解度和較優(yōu)的纖維素再生成膜能力。該研究為制備性能優(yōu)異的纖維素薄膜提供了思路。


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