《基於納米纖維素可再生導電材料構建機制的研究》是依託華南理工大學，由高文花擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於納米纖維素可再生導電材料構建機制的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高文花
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以可再生的生物質植物纖維為原料製備納米纖維素，通過PFI磨漿機對生物質木質纖維進行機械預處理，製備具有不同可及性、空洞尺寸的酶解糖化底物，分析酶解糖化過程中纖維素酶對底物的動力學吸附/脫附機制；採用機械納米均質方法以結晶度較高的酶解糖化纖維殘渣製備納米纖維素，分析納米纖維素的性質並探討均質過程能耗與納米纖維素尺寸分布之間的關係。同時，以微晶石墨粉為原料製備氧化石墨烯，分析氧化石墨烯表面羥基、羧基、環氧基團等化學基團的分布，探討氧化石墨烯的空間結構、親水性能和穩定性能。進一步研究以表面含有大量羥基結構的納米纖維素非共價鍵功能化修飾氧化石墨烯的反應機制，分析納米纖維素/氧化石墨烯體系在π-π超分子作用力和氫鍵相互作用下的結構特徵，再通過無機/有機的還原劑還原納米纖維素/氧化石墨烯體系，研究納米纖維素/還原石墨烯穩定溶液可再生導電材料的成型機制，為生物質納米纖維素基可再生材料的製備提供理論支持。
結題摘要
納米纖維素具有高強度、低密度和生物降解性等性質，成為構建可再生納米材料的良好原料。該項目以可再生的生物質植物纖維為原料，採用溫和綠色的工藝分絲解離纖維製備納米纖維素，明確了酶處理條件與纖維底物解聚、微觀結構的構效關係，研究表明機械處理可以提高纖維的保水值和酶解糖化效率，且木質纖維的可及性與酶解效率成線性關係。解析生物質綠藻剛毛藻的組分與結構，並提出了其在生物質基納米材料和能源領域的潛在利用價值，分離高純度、高結晶度（90%）、寬度集中於15~30 nm的納米纖維素，提出高效綜合利用該綠藻的方法。同時，微晶石墨粉為原料製備表面富含羥基、羧基、環氧基團，且層間距為0.9 nm的二維氧化石墨烯材料。構建高性能氧化石墨烯/納米纖維素生物質基納米複合材料，研究表明氧化石墨烯/納米纖維素體系中存在的π-π超分子作用力和氫鍵相互作用對材料強度有重要影響，且該納米材料縱向微觀結構SEM分析呈現出均勻的層狀分布。本研究為可再生植物纖維基納米纖維素的高值化利用提供理論依據。在項目的資助下，已發表高水平論文SCI收錄10篇，其中包括一區TOP論文2篇，二區論文3篇，申請國家發明專利7項，培養博士後、研究生和本科生總計6名，並在the 1ST Asia-pacific International Chapter Conference做大會報告。
