通过深低共熔溶剂GX裂解棉中的强氢键并GX地制备纤维素纳米晶

这篇由西安交通大学等的研究学者完成，讨论通过深低共熔溶剂GX裂解棉中的强氢键并GX地制备纤维素纳米晶的论文，发表在二区重要期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》，影响因子：6.140。

近年来，微波化学仪器用于材料合成的研究工作已经成为科学研究的热门方向，受到广大学者的极大关注！

生物质中纤维素的含量对高产生产纳米纤维素具有重要意义，含超高纯度(∼95%)纤维素的棉纤维是生产纳米纤维素的理想原料。

然而，纤维素链之间的强氢键的存在限制了棉纤维在一个简单而温和的过程中生产纳米纤维素的使用。通过微波辅助深共晶溶剂预处理和后续的高强度超声处理，首次实现了棉花强氢键的GX裂解和纤维素纳米晶(CNCS)的超高速制备，产率达74.2%，其直径为3−25 nm，长度为10 0~3 5 0nm。

CNCS的相对结晶度为82%，热降解温度从320℃开始，为棉花CNCS的大批量生产提供了一种绿色GX的方法，有望为提高棉花原料的炼油利用率做出贡献。

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总之，本研究证明了一种简便、快速、绿色的方法，可以从棉花中生产出优质的高产CNCS。氯化胆碱/草酸二水合物MwDES预处理对棉花中强氢键的断裂和未溶解碎片的溶胀是有效的。MwDES预处理与高强度超声联合应用对纤维碎片分解为CNCS具有协同作用。80°C下800 W预处理3 min，1200 W超声预处理30 min，CNCS产率为74.2%。其形貌均匀，直径在3−，25 nm，长度在10 0−3 5 0nm。结晶度高(82%)，热稳定性高(>320℃)。因此，该方法在不影响CNCS产量和性能的前提下，有利于棉花的绿色快速加工。

将CFS(0.25 g)与10 g DES混合在聚醚酮(Teflon)内衬的聚醚酮(TEF)罐中.用XH-800C微波加速反应系统(ZG北京祥鹄科技发展有限公司)在800 W微波辐射下加热至70°C~100°C(支持信息图S1)。该程序是根据表1中列出的条件设置的。经MwDES预处理后，用丙酮和水对未溶解物质进行分离和洗涤。为方便起见，将MwDES预处理后的CFS命名为MwDES-70、MwDES-80、MwDES-90和MwDES-100，后缀指示预处理温度.以烘干CFS对烘干棉原料的重量百分比来计算CFS的得率。