CN117209856A - 一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用 - Google Patents
一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117209856A CN117209856A CN202311215340.1A CN202311215340A CN117209856A CN 117209856 A CN117209856 A CN 117209856A CN 202311215340 A CN202311215340 A CN 202311215340A CN 117209856 A CN117209856 A CN 117209856A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose nanocrystalline
- parts
- hybrid material
- thermal stability
- ammonia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 52
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 52
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- HCUARRIEZVDMPT-UHFFFAOYSA-N Indole-2-carboxylic acid Chemical compound C1=CC=C2NC(C(=O)O)=CC2=C1 HCUARRIEZVDMPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 7
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005316 response function Methods 0.000 claims description 6
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用。本发明提供了上述纤维素纳米晶杂化材料的制备方法，所制备得到的纤维素纳米晶杂化材料具有显著改善的热稳定性以及优异的氨气响应变色功能、抗菌功能和紫外吸收性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在氨气的可视化检测、紫外阻隔材料与抗菌材料等领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用。
背景技术
纤维素是自然界中分布最广、含量最多的天然生物质原料,它来源丰富、质轻价廉、生物相容性好、可生物降解；而纤维素纳米晶是一种源于纤维素的纳米单晶体，其杨氏模量和抗张强度比纤维素有指数级增长，且其长径比大、表面含有大量羟基。因此，纤维素纳米晶作为聚合物基质的增强体具有无可比拟的优势。然而，纤维素纳米晶的热稳定性能较差，这不利于其与聚合物基体的熔融共混以及所制得复合材料产品的性能。此外，纤维素纳米晶还缺少其一些特定的功能性(如氨气响应、抗菌功能等)，这也限制了其进一步的广泛应用。因此，开发简单经济的方法来制备具有改善热稳定性、抗菌功能与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料，具有广阔的应用前景。
发明内容
基于上述背景，本发明提供一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用。本发明所制备得到的纤维素纳米晶杂化材料，具有优异的热稳定性、氨气响应变色功能、抗菌功能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产。
本发明技术方案：
一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将23份纤维素纳米晶分散于1000份去离子水和3000份甲醇的混合溶剂中，在室温下搅拌30min，得到均匀的纤维素纳米晶分散液，备用；
（2）称取29.1份的六水合硝酸钴，将其溶于2000份的甲醇中，得到均匀的硝酸钴溶液，备用；
（3）将步骤(2)所得硝酸钴溶液加入至步骤(1)所得的纤维素纳米晶分散液中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；
（4）称取48.3份2-吲哚甲酸、16.8份KOH溶解在3000份甲醇溶剂中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；
（5）将步骤（4）所得的共混液滴加到步骤（3）的共混液中，在室温下搅拌反应48h，随后依次经离心分离、用甲醇洗涤、干燥，即得到具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料。
本发明具有的有益效果：
本发明所制备得到的具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料，具有优异的热稳定性、氨气响应变色功能、抗菌功能和紫外线吸收性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在氨气的可视化检测、紫外阻隔材料与抗菌材料等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为纤维素纳米晶与本发明制备的纤维素纳米晶杂化材料的红外光谱图；
图2为本发明制备的纤维素纳米晶杂化材料对大肠杆菌的抗菌活性实验照片；
图3为本发明制备的纤维素纳米晶杂化材料对金黄色葡萄球菌的抗菌活性实验照片；
图4为纤维素纳米晶以及本发明制备的纤维素纳米晶杂化材料水分散液的紫外-可见吸收光谱图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述， 有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明包括范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，其中所述原料份数除特殊说明外，均为质量份数。
在下述具体实施例和对比例配方、制备方法中，纤维素纳米晶采用的是由桂林奇宏科技有限公司提供的产品，其直径为5～20nm，长度为100～500nm；2-吲哚甲酸是北京华威锐科化工有限公司提供的分析纯级试剂；六水合硝酸钴、甲醇、氢氧化钾是由西陇科学股份有限公司提供的分析纯级试剂。
实施例：
一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将23份纤维素纳米晶分散于1000份去离子水和3000份甲醇的混合溶剂中，在室温下搅拌30min，得到均匀的纤维素纳米晶分散液，备用；
（2）称取29.1份的六水合硝酸钴，将其溶于2000份的甲醇中，得到均匀的硝酸钴溶液，备用；
（3）将步骤(2)所得硝酸钴溶液加入至步骤(1)所得的纤维素纳米晶分散液中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；
（4）称取48.3份2-吲哚甲酸、16.8份KOH溶解在3000份甲醇溶剂中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；
（5）将步骤（4）所得的共混液滴加到步骤（3）的共混液中，在室温下搅拌反应48h，随后依次经离心分离、用甲醇洗涤、干燥，即得到具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料。
本发明所采用的纤维素纳米晶，其颜色为白色，暴露于氨气环境中后，颜色没有变化；而本发明所制备得到的具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料产品，其颜色为粉红色，暴露于氨气环境中后，其颜色迅速（1 min内）变为棕黄色，说明该纤维素纳米晶杂化材料具有优异的氨气响应变色性能。
采用抑菌圈抗菌活性实验方法对纤维素纳米晶杂化材料产品的抗菌性能进行评价；本发明中实施例方法合成得到的纤维素纳米晶杂化材料产品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌圈（见图2与图3），说明该纤维素纳米晶杂化材料产品的抗菌效果优异。
采用热失重分析仪(SDT-Q600，美国TA公司)对产品的热稳定性能进行评价；本发明所采用的纤维素纳米晶，其初始热降解温度为235℃；本方法制备得到的纤维素纳米晶杂化材料产品，其初始热降解温度为258℃，说明该纤维素纳米晶杂化材料产品具有明显改善的热稳定性。
综上所述，本发明所制备得到的纤维素纳米晶杂化材料产品，具有显著改善的热稳定性，优异的抗菌性能、氨气响应变色性能和紫外线吸收性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生，在氨气的可视化检测、紫外阻隔材料与抗菌材料等领域具有广泛的应用前景。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将23份纤维素纳米晶分散于1000份去离子水和3000份甲醇的混合溶剂中，在室温下搅拌30min，得到均匀的纤维素纳米晶分散液，备用；
（2）称取29.1份的六水合硝酸钴，将其溶于2000份的甲醇中，得到均匀的硝酸钴溶液，备用；
（3）将步骤(2)所得硝酸钴溶液加入至步骤(1)所得的纤维素纳米晶分散液中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；
（4）称取48.3份2-吲哚甲酸、16.8份KOH溶解在3000份甲醇溶剂中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；
（5）将步骤（4）所得的共混液滴加到步骤（3）的共混液中，在室温下搅拌反应48h，随后依次经离心分离、用甲醇洗涤、干燥，即得到具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料。
2.根据权利要求1所述的具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料。
3.根据权利要求1所述的具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料的应用，其特征在于，用于氨气的可视化检测、紫外阻隔材料与抗菌材料领域。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311215340.1A CN117209856A (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311215340.1A CN117209856A (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117209856A true CN117209856A (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=89043953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311215340.1A Pending CN117209856A (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117209856A (zh) |
-
2023
- 2023-09-20 CN CN202311215340.1A patent/CN117209856A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112111119B (zh) | 一种具有优异性能的聚乙烯醇纳米复合材料及其制备方法 | |
| Yu et al. | One-pot green fabrication and antibacterial activity of thermally stable corn-like CNC/Ag nanocomposites | |
| CN113717483B (zh) | 一种兼具紫外阻隔与抗菌功能的聚乙烯醇复合材料及其制备方法 | |
| CN106106522A (zh) | 一种纳米氧化锌‑载银壳聚糖复合抗菌剂及其制备方法 | |
| CN101811664A (zh) | 一种纤维素/银纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN103691967B (zh) | 一种新型大规模纳米银水溶胶的简易制备方法 | |
| CN113788900B (zh) | 具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶及其制备方法 | |
| CN112239590A (zh) | 一种高性能聚乳酸纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN100463748C (zh) | 银纳米微粒的化学制备方法 | |
| CN108410024A (zh) | 一种纳米纤维素/氧化淀粉生物膜的制备方法 | |
| CN113801417B (zh) | 一种多功能聚乙烯醇纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN101585925A (zh) | 一种抗紫外ZnO-高分子复合膜及其制备方法 | |
| CN104745009A (zh) | 一种含木质素结构的颜料分散剂组合物及其制备方法 | |
| CN117209856A (zh) | 一种具有改善热稳定性与氨气响应功能的纤维素纳米晶杂化材料及其制备和应用 | |
| Zhang et al. | Fabrication of stable solid fluorescent starch materials based on Hantzsch reaction | |
| CN111041610B (zh) | 一种三聚氰胺/纤维素阻燃材料及制备方法 | |
| CN112442146B (zh) | 聚乙烯醇基可降解塑料、其制备方法和应用、其回收方法 | |
| CN114409972B (zh) | 一种兼具氨气响应与抗菌功能的海藻酸钠复合材料及其制备方法 | |
| CN114702731B (zh) | 一种光子晶体薄膜材料及其制备方法和在可快速可视化混合溶剂鉴别中的应用 | |
| CN117209855A (zh) | 一种氨气响应型多功能的纤维素纳米晶及其制备和应用 | |
| CN115433405A (zh) | 一种耐老化光转换材料、耐老化光转换膜及其制备方法 | |
| CN113801245A (zh) | 一种铕/铽修饰醋酸纤维素转光膜的制备方法 | |
| CN115725003B (zh) | 一种提高氰乙基纤维素取代度的方法 | |
| CN115260601B (zh) | 一种兼具氨气响应与抗菌功能的强韧淀粉/聚乙烯醇基纳米复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN104941683A (zh) | 一种纳微ZnO/复合纤维素条状材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |