氧化法制备纳米纤维素的研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着社会的发展，资源与环境开始制约人类发展，此时，可再生、无污染的绿色新材料便是科学技术发展的新方向。纳米纤维素作为一种真正可再生、性能优越、环境友好的新型材料，如何高效环保地制得，已成为全球林产品研究和材料科学界研究的热点。

本文通过研究氧化法制备纳米纤维素工艺，为木质材料制造纳米纤维素的工艺提供新的实验数据和理论依据，氧化纳米纤维素可作为纤维素类吸附剂，通过化学吸附的方式对有机物进行吸附，从而拓宽纤维素材料应用的领域,，提高木质材料的附加值，使相关企业增加市场竞争力。

2. 国内外研究现状分析

进入20世纪90年代，尤其是最近10年，纳米纤维素的相关研究已成为纤维素科学研究领域的热点，随着科研人员研究的深入，不断取得新的发现和成果。截至目前，NCC主要由植物原料通过可控的化学、物理或生物的方法制得，一些特殊的微生物获被囊植物也可被用作NCC的制备原料。

近年来，大量研究者从各种生物质资源通过高压均质处理，酸水解制备出了各种形貌和性能的纳米纤维素，也不少研究者用酶解法来制备纳米纤维素。除此以外，像氧化降解制备纳米纤维素主要是利用TEMPO氧化体系。Saito等对这个体系在纤维素氧化方面做了大量的研究，不仅制备出了氧化纳米纤维素，还对氧化过程机理及降解的微观变化做了详细的分析。

目前，国内纳米纤维素的研究以丁恩勇研究员为代表，在最近几年研发并实施生产，但总体还处于起步阶段丁恩勇研究员等以超声波分散加强水解的化学方法制备得到了纳米纤维素，他们用硫酸水解棉短绒得到纳米晶体纤维素I，然后用1％的 NaOH 处理后可得到纳米晶体纤维素Ⅱ。而国际上是最近十几年来开始系统地研究纳米纤维素,已经在制备、表面修饰、表征、复合材料和电极等功能特性应用方面做过许多尝试性的研究。2011年，加拿大魁北克Domtar Windsor制浆造纸厂建立世界上第一个工业规模的纳米微纤维素示范车间，标志着纳米纤维素在制备方面已取得较大突破。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本课题主要是通过研究氧化法制备纳米纤维素工艺，分析不同工艺条件和参数对分离纳米纤维素过程中的影响，以及木质材料在分离纳米纤维素过程中，木素和半纤维素的变化规律，通过这些规律，来更高效更环保地制得产量高、质量好的纳米纤维素。

研究计划：

4. 研究创新点

以过硫酸铵作为氧化剂，通过自由基和过氧化氢分子渗透到纤维素的无定形区，来制备纳米纤维素晶体。

本文旨在研究纳米纤维素的氧化法制备中工艺条件和参数的影响，争取为开发出纳米纤维素新的高效、环境友好、可控、低能耗的制备方法提供相关的参考。