TEMPO催化-氧化法制备纳米纤维素及其双醛基化研究开题报告

1. 研究目的与意义

纤维素是自然界中存量最丰富的可再生天然高分子，占地球生物总量的30%-50%，随着石油、煤炭等不可再生的化石资源总量日益减少，纤维素资源的重要性逐渐显著，环境污染问题的日益恶化迫使人们把注意力集中到纤维素这一具有生物可降解性、环境协调性的可再生资源上来。

纤维素通过酸解、氧化等化学方法处理纤维素原料可以得到一种直径低于100 nm的棒状纤维素材料，我们称之为纳米纤维素（nanocellulose, nc），纳米纤维素以其高结晶度、高杨氏模量，加之其具有的纳米尺寸效应、化学可修饰性、可降解等特性可以应用于材料、生物医用、催化等领域。

将纤维素进行部分氧化具有良好的实际应用价值，通过它可以引入新的官能团：醛基、酮基、羧基或烯醇基等，生成不同性质的水溶性或不溶性的氧化产物，并称之为氧化纤维素。

2. 国内外研究现状分析

随着石油、煤炭等不可再生的化石资源总量日益减少，纤维素资源的重要性逐渐显著，环境污染问题的日益恶化迫使人们把注意力集中到纤维素这一具有生物可降解性、环境协调性的可再生资源上来。纤维素是自然界中存量最丰富的可再生天然高分子，占地球生物总量的30%-50%。纤维素通过酸解、氧化等化学方法处理纤维素原料可以得到一种直径低于100 nm的棒状纤维素材料，我们称之为纳米纤维素（nc），纳米纤维素作为一种新型的生物质纳米材料，由于其具有很多优越的物理及化学性能，以及在大自然中丰富的原料来源，在生物、医药、材料、催化等领域具有广泛的应用前景^[1-3]。

将纤维素进行部分氧化具有良好的实际应用价值，通过它可以引入新的官能团：醛基、酮基、羧基或烯醇基等，生成不同性质的水溶性或不溶性的氧化产物，并称之为氧化纤维素。纤维素表面含有大量的羟基，纤维素链单元的c2和c3位仲羟基有极强的选择性氧化能力，通过高碘酸盐氧化可以使c2和c3位仲羟基变为醛基，得到双醛基纤维素（dac），为其他基团的引入提供了活性部位（如席夫碱反应等），是制备各种新产品和中间体的一种有效途径，可以得到新型、新用途的纤维素衍生物材料，如可以应用于蛋白质固定、色谱层析柱、药物输送、医用材料及电化学传感器等^[4]。

1 纳米纤维素的化学制备法^[5]

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

（1）利用tempo氧化法制备纳米纤维素（t-nc），探讨tempo氧化法中氧化剂naclo用量对t-nc素羧基含量、聚合度等的影响，得到naclo最佳用量。

（2）利用高碘酸钠对t-nc进行双醛基化改性，得到双醛基纳米纤维素（dialdehyde nanocellulose, danc），研究高碘酸钠用量、ph、反应温度及时间等对纳米纤维素氧化得到的醛基含量的影响，得到最优条件。并通过ftir、tem、xrd、tga等对t-nc及danc的结构、形态、晶型及热稳定性等进行表征。

4. 研究创新点

（1）通过TEMPO氧化法利用蔗渣制备了纳米纤维素