WO2023098276A1 - 一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法 - Google Patents

一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法 Download PDF

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feso
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成军虎
祝红
韩忠
马骥
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华南理工大学
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    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D01F2/24—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof from cellulose derivatives

Definitions

  • the invention relates to the field of cellulose nanofibers, in particular to a green and low-energy preparation method of cellulose nanofibers based on cold plasma.
  • CNF Cellulose nanofiber
  • CNF is mainly prepared by mechanical shear treatment (high pressure homogenization, microfluidization, grinding and ultrasonic treatment), chemical pretreatment combined with mechanical treatment, etc.
  • mechanical shear treatment high pressure homogenization, microfluidization, grinding and ultrasonic treatment
  • chemical pretreatment combined with mechanical treatment, etc.
  • these preparation methods have high energy consumption, high cost, high chemical reagent consumption and Wastewater pollution has become a bottleneck for the further development of CNF.
  • the energy requirement in the mechanical method is 30,000–70,000 kWh/t
  • the demand for chemicals per ton of raw materials in chemical modification is as high as hundreds of kilograms
  • many of them are non-environmental-friendly chemicals, such as the classic TEMPO oxidation method, which will use a large amount of environmentally harmful sodium bromide and sodium hypochlorite containing Halogen compounds, etc.
  • TEMPO compounds are expensive, although the "Method for Manufacturing Cellulose Nanofibers" disclosed in patent application 201880025169.9 has been improved on the basis of the classic TEMPO oxidation method, so that no N-oxygen compounds such as TEMPO remain in CNF, but Environmentally harmful compounds such as hypochlorous acid or sodium hypochlorite are still used in large quantities during the preparation of CNFs.
  • the patent ZL201710534501.1 discloses "a method for preparing cellulose nanofibers with low energy consumption", although CNF can be obtained in one step without any form of mechanical dispersion.
  • the raw materials are decomposed, and the post-production requires the use of acutely toxic and polluting maleic anhydride, more expensive ionic liquids, and dimethyl sulfoxide, N , N-dimethylformamide, N , N-dimethylethyl
  • Various organic solvents such as amides.
  • the patent application with the application number 202011083783.6 discloses "a plant cellulose nanofibril and its green preparation method".
  • Low-temperature plasma technology is a low-temperature, non-toxic, low-cost, easy-to-handle, flexible and effective technology that can use air as a working gas.
  • Plasma is a collection of active particles such as electrons, photons, atoms, free radicals, positive and negative ions, and excited or non-excited molecules, which is called the fourth state of matter.
  • active oxidation systems such as hydroxyl free group ( ⁇ OH), singlet oxygen ( 1 O 2 ), superoxide anion ( ⁇ O 2- ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), etc.
  • the etching phenomenon caused by the high-energy particles generated by the plasma bombarding the surface of the material can increase the accessibility of the material.
  • the purpose of the present invention is to provide a green low-energy preparation method of cellulose nanofibers (CNF) based on cold plasma, which is a breakthrough to the existing CNF preparation technology and solves the problem of The bottleneck problem existing in the existing technology has been solved.
  • CNF cellulose nanofibers
  • a green low-energy preparation method of cellulose nanofibers based on cold plasma comprising the following steps;
  • step (2) Washing and suction-filtering the oxidized cellulose obtained in step (1), and then performing mechanical fibrillation treatment to obtain cellulose nanofibers.
  • the water in the FeSO 4 solution in step (1) is treated with cold plasma.
  • the preparation of the FeSO solution in step (1) comprises the following steps:
  • Deionized water was treated with cold plasma under atmospheric pressure air, and then dissolved into FeSO4 catalyst to obtain FeSO4 solution.
  • the time for the cold plasma to treat deionized water is 1-5 min, and the operating voltage is 120-160 kV.
  • the time for cold plasma treatment of cellulose is 45-90 min, the working voltage is 120-160 kV.
  • the mass ratio of FeSO 4 to cellulose in step (1) is 1-4:100.
  • the cold plasma treatment time for cellulose is 60-90 min, and the working voltage is 120-140 kV; the mass ratio of FeSO 4 to cellulose is 3-4:100.
  • the concentration of the FeSO 4 solution in step (1) is 0.1 wt%-0.4 wt%.
  • the solid-liquid ratio of the cellulose to the FeSO 4 solution in step (1) is 1g:10mL.
  • the mixing time in step (1) is 10-20 min.
  • the oxidized cellulose is treated for 90 min at a concentration of 0.5 wt %-2 wt % under ultrasonic conditions of 600 W to obtain cellulose nanofibers.
  • Cold plasma can form active oxidation systems, such as hydroxyl radicals ( ⁇ OH), singlet oxygen ( 1 O 2 ), superoxide anion ( ⁇ O 2- ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), etc., added
  • the FeSO 4 catalyst can undergo a Fenton reaction (see the following formula) with the H 2 O 2 generated by the cold plasma, and compound to build a higher oxidation environment and produce more OH with high oxidation activity.
  • ⁇ OH oxidizes the hydroxyl groups on cellulose C 2 , C 3 and C 6 to form carboxyl groups, and the electrostatic repulsion generated by negatively charged carboxyl groups can weaken the structure of cellulose.
  • the ⁇ -1,4 glycosidic bond of the cellulose chain will be oxidatively degraded, thereby reducing the degree of polymerization of cellulose.
  • the above-mentioned effects destroy the network structure of the microfibrils forming the fiber cell wall, resulting in weakening of the fiber structure, and CNF can be dissociated under weak mechanical action.
  • H 2 O + H 2 O 2 H 2 O + O 2 ⁇ + HO
  • the present invention has the following advantages and beneficial effects:
  • the high-oxidizing environment constructed by combining cold plasma and FeSO 4 catalyst can oxidize cellulose to a high degree, and at the same time, the etching phenomenon caused by high-energy particles generated by cold plasma bombarding the surface of cellulose can increase the size of cellulose The accessibility, thereby improving the oxidation speed and oxidation effect on cellulose.
  • the CNF obtained by the present invention is uniformly dispersed and has a high yield.
  • the present invention can obtain CNFs with different surface carboxyl content, size, structure and performance, which can be applied to different scenarios.
  • Fig. 1 is a flowchart of the preparation of cellulose nanofibers (CNF) in the present invention.
  • Fig. 2 is a scanning electron micrograph of CNF prepared in Example 1 of the present invention.
  • Fig. 3 is a scanning electron micrograph of CNF prepared in Example 2 of the present invention.
  • Fig. 4 is a scanning electron micrograph of CNF prepared in Example 3 of the present invention.
  • Fig. 5 is a graph showing the carboxyl content of oxidized cellulose prepared in Example 1-3 of the present invention.
  • Fig. 6 is a graph showing the degree of polymerization of oxidized cellulose prepared in Examples 1-3 of the present invention.
  • Fig. 1 The flowchart of the preparation of cellulose nanofiber (CNF) in the present invention is shown in Fig. 1 .
  • Treat 1000 mL of deionized water with cold plasma under atmospheric pressure air (treatment time 3 min, working voltage 150 kV), then add 1 g of FeSO 4 catalyst to obtain FeSO 4 solution, and magnetically stir 100 g of cellulose with FeSO 4 solution After mixing for 20 min, FeSO 4 was immersed into the interior of the cellulose, and then cold plasma treatment was continued under atmospheric pressure air (treatment time 45 min, working voltage 160 kV). The obtained oxidized cellulose was washed with deionized water and suction filtered (see Figure 5 and Figure 6 for the carboxyl content and degree of polymerization of the oxidized cellulose).
  • the oxidized cellulose was mechanically fibrillated by an ultrasonic cell disruptor (600 W, 90 min) at a mass fraction of 1% (w/w) to obtain CNF (Figure 2), with a yield of 70.7%.
  • the whole process does not use any non-environmental chemicals, simple, efficient, green, and pollution-free.
  • the oxidized cellulose was mechanically fibrillated by an ultrasonic cell disruptor (600 W, 90 min) at a mass fraction of 1% (w/w) to obtain CNF ( Figure 3), with a yield of 90.1%.
  • the whole process does not use any non-environmental chemicals, simple, efficient, green, and pollution-free.
  • the oxidized cellulose was mechanically fibrillated by an ultrasonic cell disruptor (600 W, 90 min) at a mass fraction of 1% (w/w) to obtain CNF ( Figure 4), with a yield of 95.2%.
  • the whole process does not use any non-environmental chemicals, simple, efficient, green, and pollution-free.
  • oxidized cellulose 100 g was mixed with 1000 mL of deionized water, and then subjected to cold plasma treatment under atmospheric pressure air (treatment time 60 min, working voltage 140 kV). The obtained oxidized cellulose was washed with deionized water and suction filtered. Finally, the oxidized cellulose was mechanically fibrillated by an ultrasonic cell disruptor (600 W, 90 min) at a mass fraction of 1% (w/w) to obtain CNF with a yield of 55.9%.
  • ultrasonic cell disruptor 600 W, 90 min

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Abstract

本发明公开了一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法。该制备方法包括以下步骤：（1）将纤维素与FeSO4溶液混合均匀，使得FeSO4浸入到纤维素内部，然后在大气压空气下进行冷等离子体处理，得到氧化纤维素；所述FeSO4溶液中的水经过冷等离子体处理；（2）对步骤（1）所得氧化纤维素进行洗涤抽滤，然后进行机械原纤化处理，得到纤维素纳米纤维（CNF）。本发明采用的冷等离子体与FeSO4催化剂复合可构建高氧化环境氧化纤维素，最后经轻微机械分散处理即可得到CNF。整个过程均在常温下进行，简单、温和，无需使用其他任何非环保化学品，同时纳米化过程的能耗大幅度降低，且所得CNF分散均匀，得率更高。

Description

一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法 技术领域
本发明涉及纤维素纳米纤维领域，具体涉及一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法。
 背景技术
纤维素纳米纤维（CNF）是从纤维素中分离出的一种处于纳米尺度的纤维素，直径约5-50 nm，长度达到微米级，是纤维素家族新崛起的明星材料，因其具有表面积大，机械性能、生物相容性和生物降解性好等独特的性质获得了来自学术界和工业界的广泛关注，作为纳米填料、涂层或者膜材料等被广泛应用于食品包装、纳米复合材料增强、仿生材料和柔性电子器件等材料中。在能源危机日益严峻、绿色可持续发展呼声日渐高涨的今天，CNF作为一种可再生、高附加值天然资源，其应用研究对于推动绿色化学发展，新材料研究创新具有重要的意义。
 技术问题
目前CNF主要通过机械剪切处理（高压均质、微流化、研磨和超声处理）、化学预处理结合机械处理等方法制备，然而这些制备方法存在的高能耗、高成本、高化学试剂消耗和废水污染等成为CNF进一步发展的瓶颈。例如机械法中的能量需求为30,000–70,000 kWh/t，化学改性中每吨原料对化学品的需求高达数百公斤，且有很多是非环保化学品，如经典的TEMPO氧化法，会使用大量对环境有害的溴化钠和次氯酸钠等含卤素化合物等，并且TEMPO化合物昂贵，虽然专利申请201880025169.9公开的“纤维素纳米纤维的制造方法”在经典TEMPO氧化法的基础上进行了改进，使得CNF中不残留TEMPO等N-氧基化合物，但在CNF的制备过程中，次氯酸或次氯酸钠等对环境有害的化合物仍被大量使用。此外，专利ZL201710534501.1 公开的“一种低能耗的纤维素纳米纤维制备方法”虽然不需要经过任何形式的机械分散就可以一步处理得到CNF，但是，此方法中前期需要采用机械法对纤维素原料进行疏解，后期制备需要使用具有急毒性和污染性的马来酸酐、价格较贵的离子液体以及二甲基亚砜、N ,N-二甲基甲酰胺、N ,N-二甲基乙酰胺等多种有机溶剂。而申请号为202011083783.6 的专利申请公开了“一种植物纤维素纳米纤丝及其绿色制备方法”虽然没有使用有毒有害试剂，绿色、安全、低能耗，但此方法前期的球磨处理需要0.5~3 h，然后要在45~55 ℃的反应釜中进行2~3 h的酶解，之后在高温121 ℃下灭酶10~20 min，最后再经机械处理进行纳米化。整个过程耗时长，需要高温，且酶的价格较贵。因此，亟待开发更加绿色、高效、低价的CNF分离技术，解决现存瓶颈问题，实现CNF的进一步广泛应用。
低温等离子体技术是一种低温、无毒、低价、易处理、灵活且有效的技术，可以采用空气作为工作气体。等离子体是由电子、光子、原子、自由基、正负离子以及激发或非激发分子等活性粒子所组成的集合体，称为物质的第四态。等离子体系统存在多种基元过程及等离子体与固态或者液态表面的相互作用，具有独特的光、热、电等物理性质，可产生多种物理、化学过程，形成活性氧化体系，如羟基自由基（·OH），单线态氧（ 1O 2），超氧阴离子（·O 2-）和过氧化氢（H 2O 2）等。此外，等离子体产生的高能粒子轰击材料表面引起的刻蚀现象可以增大材料的可及度。但目前，采用冷等离子体复合催化剂构建高氧化环境制备CNF的绿色低能方法未见研究报道。
技术解决方案
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维（CNF）的绿色低能制备方法，是对现有CNF制备技术的突破，解决了现有技术存在的瓶颈问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法，包括以下步骤；
（1）将纤维素与FeSO 4溶液混合均匀，使得FeSO 4浸入到纤维素内部，然后在大气压空气下进行冷等离子体处理，得到氧化纤维素；
（2）对步骤（1）所得氧化纤维素进行洗涤抽滤，然后进行机械原纤化处理，得到纤维素纳米纤维。
优选的，步骤（1）所述FeSO 4溶液中的水经过冷等离子体处理。
优选的，步骤（1）所述FeSO 4溶液的制备包括以下步骤：
在大气压空气下用冷等离子体处理去离子水，然后溶入FeSO 4催化剂，得到FeSO 4溶液。
优选的，所述冷等离子体处理去离子水的时间为1-5 min，工作电压为120-160 kV。
优选的，步骤（1）中，冷等离子体处理纤维素的时间为45-90 min，工作电压为120-160 kV。
优选的，步骤（1）所述FeSO 4与纤维素的质量比为1-4:100。
优选的，步骤（1）中，冷等离子体处理纤维素的时间为60-90 min，工作电压为120-140 kV；所述FeSO 4与纤维素的质量比为3-4:100。
优选的，步骤（1）所述FeSO 4溶液的浓度为0.1 wt%-0.4 wt%。
优选的，步骤（1）所述纤维素与FeSO 4溶液的料液比为1g:10mL。
优选的，步骤（1）所述混合的时间为10-20 min。
优选的，步骤（2）中，将氧化纤维素在0.5wt%-2wt%的浓度、600 W的超声条件下处理90 min，得到纤维素纳米纤维。
本发明的机制：
冷等离子体可形成活性氧化体系，如羟基自由基（·OH），单线态氧（ 1O 2），超氧阴离子（·O 2-）和过氧化氢（H 2O 2）等，加入的FeSO 4催化剂可与冷等离子体产生的H 2O 2发生芬顿反应（见下式），复合构建出更高的氧化环境，产生更多高氧化活性的·OH。·OH对纤维素C 2、C 3和C 6上的羟基进行氧化反应，形成羧基，负电性的羧基产生的静电斥力可弱化纤维素的结构。同时，纤维素链的β-1,4糖苷键会被氧化降解，从而降低纤维素的聚合度。上述作用破坏了形成纤维细胞壁的微原纤维的网络结构，导致纤维结构变弱，在弱机械作用下即可解离得到CNF。
Fe 2+ + H 2O 2 = Fe 3+ + OH - + HO·
Fe 3+ + H 2O 2 + OH -= Fe 2+ + H 2O + HO·
Fe 3+ + H 2O 2 = Fe 2+ + H + + H 2O·
H 2O· + H 2O 2 = H 2O + O 2↑ + HO·
有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1）本发明采用冷等离子体与FeSO 4催化剂复合构建的高氧化环境可对纤维素进行高程度的氧化，同时冷等离子体产生的高能粒子轰击纤维素表面引起的刻蚀现象可以增大纤维素的可及度，从而提高对纤维素的氧化速度和氧化效果。
2）本发明制备CNF的整个过程均在常温下进行，简单、温和，无需使用其他任何非环保化学品，高效、绿色、无污染。最后的纳米化过程仅需弱机械处理，能耗大幅度降低。
3）本发明得到的CNF分散均匀、得率高。
4）本发明通过调节冷等离子体的处理时间和工作电压，可以得到不同表面羧基含量、尺寸、结构和性能的CNF，可应用到不同的场景。
 附图说明
图1为本发明制备纤维素纳米纤维（CNF）的流程图。
图2为本发明实施例1制备的CNF的扫描电镜图。
图3为本发明实施例2制备的CNF的扫描电镜图。
图4为本发明实施例3制备的CNF的扫描电镜图。
图5为本发明实施例1-3制备的氧化纤维素的羧基含量图。
图6为本发明实施例1-3制备的氧化纤维素的聚合度图。
 本发明的实施方式
以下结合实例与附图对本发明的具体实施作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明制备纤维素纳米纤维（CNF）的流程图见图1。
实施例 1
在大气压空气下用冷等离子体处理1000 mL去离子水（处理时间3 min，工作电压150 kV），然后加入1 g的FeSO 4催化剂获得FeSO 4溶液，将100 g纤维素与FeSO 4溶液磁力搅拌混合20 min，使得FeSO 4浸入到纤维素内部，之后继续在大气压空气下进行冷等离子体处理（处理时间45 min，工作电压160 kV）。将得到的氧化纤维素用去离子水清洗抽滤（氧化纤维素的羧基含量和聚合度见图5、图6）。最后将氧化纤维素在1%（w/w）的质量分数下通过超声细胞破碎机（600 W，90 min）进行机械原纤化处理得到CNF（图2），得率为70.7%。整个过程没有使用任何非环保化学品，简单、高效、绿色、无污染。
实施例 2
在大气压空气下用冷等离子体处理1000 mL去离子水（处理时间5 min，工作电压120 kV），然后加入3 g的FeSO 4催化剂获得FeSO 4溶液，将100 g纤维素与FeSO 4溶液磁力搅拌混合15 min，使得FeSO 4浸入到纤维素内部，之后继续在大气压空气下进行冷等离子体处理（处理时间60 min，工作电压140 kV）。将得到的氧化纤维素用去离子水清洗抽滤（氧化纤维素的羧基含量和聚合度见图5、图6）。最后将氧化纤维素在1%（w/w）的质量分数下通过超声细胞破碎机（600 W，90 min）进行机械原纤化处理得到CNF（图3），得率为90.1%。整个过程没有使用任何非环保化学品，简单、高效、绿色、无污染。
实施例 3
在大气压空气下用冷等离子体处理1000 mL去离子水（处理时间1 min，工作电压160 kV），然后加入4 g的FeSO 4催化剂获得FeSO 4溶液，将100 g纤维素与FeSO 4溶液混合10 min，使得FeSO 4浸入到纤维素内部，之后继续在大气压空气下进行冷等离子体处理（处理时间90 min，工作电压120 kV）。将得到的氧化纤维素用去离子水清洗抽滤（氧化纤维素的羧基含量和聚合度见图5、图6）。最后将氧化纤维素在1%（w/w）的质量分数下通过超声细胞破碎机（600 W，90 min）进行机械原纤化处理得到CNF（图4），得率为95.2%。整个过程没有使用任何非环保化学品，简单、高效、绿色、无污染。
对比例 1
将100 g纤维素与1000 mL去离子水混合，然后在大气压空气下进行冷等离子体处理（处理时间60 min，工作电压140 kV）。将得到的氧化纤维素用去离子水清洗抽滤。最后将氧化纤维素在1%（w/w）的质量分数下通过超声细胞破碎机（600 W，90 min）进行机械原纤化处理得到CNF，得率为55.9%。
对比例 2
将3 g的FeSO 4催化剂溶于1000 mL去离子水中获得FeSO 4溶液，将100 g纤维素与FeSO 4溶液混合15 min，使得FeSO 4浸入到纤维素内部，之后在大气压空气下进行冷等离子体处理（处理时间60 min，工作电压140 kV）。将得到的氧化纤维素用去离子水清洗抽滤。最后将氧化纤维素在1%（w/w）的质量分数下通过超声细胞破碎机（600 W，90 min）进行机械原纤化处理得到CNF，得率为62.1%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
    （1）将纤维素与FeSO 4溶液混合均匀，使得FeSO 4浸入到纤维素内部，然后在大气压空气下进行冷等离子体处理，得到氧化纤维素；
    （2）对步骤（1）所得氧化纤维素进行洗涤抽滤，然后进行机械原纤化处理，得到纤维素纳米纤维。
  2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述FeSO 4溶液中的水经过冷等离子体处理。
  3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述FeSO 4溶液的制备包括以下步骤：
    在大气压空气下用冷等离子体处理去离子水，然后溶入FeSO 4催化剂，得到FeSO 4溶液。
  4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述冷等离子体处理去离子水的时间为1-5 min，工作电压为120-160 kV。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，冷等离子体处理纤维素的时间为45-90 min，工作电压为120-160 kV。
  6. 根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述FeSO 4与纤维素的质量比为1-4:100。
  7. 根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，冷等离子体处理纤维素的时间为60-90 min，工作电压为120-140 kV；所述FeSO 4与纤维素的质量比为3-4:100。
  8. 根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述FeSO 4溶液的浓度为0.1 wt%-0.4 wt%。
  9. 根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述混合的时间为10-20 min。
  10. 根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将氧化纤维素在0.5wt%-2wt%的浓度、600 W的超声条件下处理90 min，得到纤维素纳米纤维。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114351273B (zh) * 2021-12-02 2023-01-06 华南理工大学 一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105296569A (zh) * 2015-12-14 2016-02-03 南京林业大学 一种冷等离子体预处理木质纤维素的方法
CN108049230A (zh) * 2017-12-14 2018-05-18 天津科技大学 一种铁催化过氧化氢氧化制备纳米纤维素方法
CN111519475A (zh) * 2020-03-02 2020-08-11 中科如米(北京)生态农业科技发展有限公司 一种从木糖渣中提取纤维素纳米纤维并用于制备抗菌复合膜的方法
CN112080536A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 广西大学 一种结合高得率制浆和芬顿预处理提高纤维素酶酶解效率的方法
CN114351273A (zh) * 2021-12-02 2022-04-15 华南理工大学 一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030091754A1 (en) * 2000-02-11 2003-05-15 Thami Chihani Method for treating cellulosic fibres
AU2003234058A1 (en) * 2003-05-13 2004-12-03 Stazione Sperimentale Carta Cartoni E Paste Per Carte Method for plasma treating paper and cardboards
CN107059456A (zh) * 2017-03-27 2017-08-18 华南理工大学 一种化学机械法制备微/纳米纤维素的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105296569A (zh) * 2015-12-14 2016-02-03 南京林业大学 一种冷等离子体预处理木质纤维素的方法
CN108049230A (zh) * 2017-12-14 2018-05-18 天津科技大学 一种铁催化过氧化氢氧化制备纳米纤维素方法
CN111519475A (zh) * 2020-03-02 2020-08-11 中科如米(北京)生态农业科技发展有限公司 一种从木糖渣中提取纤维素纳米纤维并用于制备抗菌复合膜的方法
CN112080536A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 广西大学 一种结合高得率制浆和芬顿预处理提高纤维素酶酶解效率的方法
CN114351273A (zh) * 2021-12-02 2022-04-15 华南理工大学 一种基于冷等离子体的纤维素纳米纤维的绿色低能制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RAVINDRAN RAJEEV, SARANGAPANI CHAITANYA, JAISWAL SWARNA, CULLEN P.J., JAISWAL AMIT K.: "Ferric chloride assisted plasma pretreatment of lignocellulose", BIORESOURCE TECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 243, 1 November 2017 (2017-11-01), AMSTERDAM, NL , pages 327 - 334, XP093071448, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/j.biortech.2017.06.123 *
ZHU HONG, CHENG JUN-HU, MA JI, SUN DA-WEN: "Deconstruction of pineapple peel cellulose based on Fe2+ assisted cold plasma pretreatment for cellulose nanofibrils preparation", FOOD CHEMISTRY, ELSEVIER LTD., NL, vol. 401, 1 February 2023 (2023-02-01), NL , pages 134116, XP093071446, ISSN: 0308-8146, DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.134116 *

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