酶法制备纤维素纳米纤维薄膜及表征开题报告

全文总字数：13570字

1. 研究目的与意义

本课题研究的目的是对比酶氧化纤维素纳米纤维与化学氧化纤维素纳米纤维的成膜特性以及两种纳米纤维薄膜材料的性能差异。通过本课题的研究，可以获取纤维素纳米纤维膜材料的不同性质参数，为生物技术在纳米纤维材料上的应用提供思路。

纤维素是通过植物光合作用形成的天然高分子材料，交叉结合纳米科学可以更好地利用这一资源。与粉体纤维素以及微晶纤维素相比，纳米纤维素有许多优良性能，如高亲水性、高杨氏模量、高强度、超精细结构和高透明性等，在复合改性材料、电极材料和光学材料等功能材料应用方面已经有许多研究，部分成果实现商品化。纳米纤维素的制备、性能表征与应用的研究，是目前国内外纤维素化学研究的重点和热点。本课题应用新型酶氧化体系制备纤维素纳米纤维，并在成膜特性方面与传统方法制备的纳米纤维进行比较，同时对纤维素纳米纤维复合膜材料的应用进行探索，为后续研究提供基础数据支撑。

2. 国内外研究现状分析

1 纤维素

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是维管束植物、地衣植物以及一部分藻类细胞壁的主要成分。醋酸菌的荚膜，以及尾索类动物的被囊中也发现有纤维素的存在，棉的种子毛是高纯度（98%）的纤维素。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。此外，麻、麦秆、稻甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。纤维素主要应用于纺织、造纸、精细化工等生产部门。除了在传统的工业应用外,目前研究方向主要集中于交叉的结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维维素资源,以求开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食品、以及纳米复合材料和新能源等方面的应用,这是目前国内外科学家竞相开展的研究课题方向^[4]。

1.1纤维素的结构和组成

纤维素的化学结构是由D-吡喃葡萄糖环为单元，相互用β-1,4-糖苷键以C1椅式构象连接而成的线形高分子，重复单元是纤维二糖，简单分子式为(C₆H₁₀O₅)_n^[1]。

图1纤维素化学结构组成

一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。由于内旋转作用，分子中原子的几何排列不断发生变化，产生了各种内旋转异构体，称为分子链的构象。天然纤维素的聚合度可达10000左右，而再生纤维素的聚合度通常为200～800。纤维素分子链中的氢键把链中的O(6位上的氧)与O连接起来使整个高分子链成为带状，从而使它具有较高的刚性。在砌入晶格以后, 一个高分子链的O与相邻高分子的O之间也能生成链间氢键，形成葡萄糖链的层状结构。

纤维素在结构上可以分3层，即埃米级的纤维素分子层、纳米级的纤维素晶体超分子层、原纤超分子结构层^[4]。原纤超分子结构层是由纤维素晶体和无定形纤维素分子组装成的基元原纤等可进一步自组装的各种更大的纤维。

1.2纤维素的性质

1.2.1纤维素的物理性质

常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。

纤维素纤维具有吸湿与解吸的性质。当纤维素自大气中吸取水或蒸汽时，称为吸湿。因大气中降低了蒸汽分压而自纤维素放出水或蒸汽时，称为解吸。其内在原因是在纤维素的无定形区中，链分子中的羟基只是部分地形成氢键，还有部分的羟基仍是游离羟基。由于羟基是极型基团，易于吸附极性的水分子，并于吸附的水分子形成氢键结合。解吸存在滞后现象，即在同一相对湿度下（除0和100%），解吸时的湿含量总是高于吸附时的湿含量。

同时纤维素可以发生润胀和溶解。纤维素纤维吸收极性液体即润胀剂后，体积增大，内聚力下降，纤维变软，但仍保持外观形态，称为润胀。而当纤维素以分子状态进入溶液，称为溶解。润胀和溶解都是纤维素超分子结构发生变化的过程，溶解时超分子结构完全被破坏。具有两相结构的高分子化合物，要必须先润胀，润胀是溶解的必要前提。纤维素的润胀作用，即纤维素的游离羟基对许多溶剂和溶液的较强的吸引力作用。纤维素在水相体系中可以产生润胀，但是吸附水只在无定型区，结晶区并没有吸附水分子。结合水的水分子受纤维素羟基的吸引、排列有一定的方向，密度较高，并使纤维素发生润胀，有热效应产生。纤维素的润胀分为两种，即结晶区间的润胀和结晶区内的润胀。结晶区见的润胀是指润胀剂只能达到无定型区和结晶区表面，纤维素的X射线衍射图不发生变化。结晶区内的润胀是指润胀剂渗透到微纤丝结晶区内部而发生的，由此产生新的晶格，出现新的X射线衍射图。纤维素上的羟基本身是有极性的，作为润胀剂，液体的极性越大，润胀的程度就越大。

纤维素在300～375℃较窄的温度范围内发生热分解。在200～280℃加热，着重于脱水生成脱水纤维素，随后形成木炭和气体产品。在280～340℃加热，更多的得到易燃的挥发性产物（焦油）在此过程中，最重要的中间产物是左旋葡萄糖。在400℃以上可以形成芳环结构，与石墨结构相似。

纤维素在一定机械作用下回发生降解作用。纤维素的机械降解是由于在机械过程中能有效地吸收机械能引起其形态和微细结构的改变，表现出聚合度下降、结晶度下降、可及性明显提高。

1.2.2纤维素的化学性质

纤维素的化学反应与纤维素大分子结构和超分子结构有关，纤维素起何种反应取决于其大分子结构，化学反应的深度和广度取决于其超分子结构。

纤维素的大分子结构，决定了其可能发生的反应有两种，即葡萄糖基环上的反应和苷键和苷羟基的反应。其中葡萄糖基环上的反应包括氧化，酯化，醚化，接枝反应等，苷键和苷羟基的反应包括酸性水解，碱性降解，氧化降解等。

纤维素在热碱液中有三种反应，即剥皮反应还原性端基逐个脱落，终止反应还原性端基转变为偏变糖酸基而稳定，碱性水解苷键直接开裂（大于150℃）。其中，碱性降解反应包括剥皮反应和碱性水解，100℃碱液中的反应包括剥皮反应和终止反应，温度高于150℃时发生剥皮反应和碱性水解。纤维素的剥皮反应,过程如图2所示。纤维素的终止反应,过程如图3所示。

纤维素大分子在酸性溶液中加热，由于H 的催化作用而引起苷键的加水断裂。酸性水解的条件是H 、H₂O、一定的温度。纤维素在强烈的条件下可完全水解。酸性水解机理如图4所示。

图2纤维素的剥皮反应

图3纤维素的终止反应

图4纤维素大分子酸性水解机理

纤维素基环上存在-OH(C2，C3，C6)及首端还原性的-CHO，易发生氧化反应而生成氧化纤维素。纤维素经部分氧化后其化学结构和性质不同于原来的纤维素，主要结构变化是(1)官能团的改变，即-OH → C=O → -COOH，(2)苷键断裂，即氧化降解，DP下降。氧化纤维素分为还原型氧化纤维素（生成C=O为主）和酸性型氧化纤维素（生成-COOH为主）两种。在碱性介质中，易生成-COOH，即氧化产物以酸性型氧化纤维素为主；在酸性或中性介质中，易生成C=O,即氧化产物以还原型氧化纤维素为主。还原型氧化纤维素在碱性介质中不稳定，更易发生β-分裂。如图5所示还原性氧化纤维素的β-分裂。

图5还原性氧化纤维素的β-分裂

纤维素的酯化和醚化反应是制备纤维素衍生物的重要反应。由于纤维素大分子每个糖基上有三个-OH(C2，C3，C6),可发生各种酯化、醚化反应，在很大程度上可改变纤维素的性质，生产出许多有价值的纤维素衍生物。醚化反应在碱性条件下进行，首先-OH脱H 离子化然后醚化。由于O原子的诱导效应，C₂-OH易离子化。醚化反应速度为C₂-OH C₃-OH C₆-OH。酯化反应多在酸性条件下进行，酯化反应速度为C₆-OH C₃-OH C₂-OH (C₆空间位阻最小)。

1.3纤维素的应用

以纤维素做原料，可以制造人造丝，赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物和甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠等醚类衍生物，也用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、日化、合成洗涤、石墨制品、铅笔制造、电池、涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡胶、农业、胶粘剂、塑料、炸药、电工及科研器材等方面。膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。

2.纤维素纳米纤维

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1 nm到100 nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000 nm的纤维均称为纳米纤维。纤维素纳米纤维具有极大的比表面积，是普通微米纤维的1000倍。

2.1纤维素纳米纤维素的制备

制备纳米纤维素的常用方法包括机械处理方法、酸水解法、TEMPO氧化法。目前生物法制备细菌纳米纤维素、人工合成纳米纤维素和静电纺丝制备纤维素纳米纤维也在研究中。

2.1.1机械处理法

机械法制备纳米纤维素通常是对纤维素进行高压的机械处理，使得纤维发生切断和细纤维化作用从而分离出具有纳米尺寸范围的微晶纤维素。常用方法有，打浆、高压剪切、低温压榨等方法^[5]。通过机械法制备纳米纤维素，无需化学试剂，对环境的影响较小，但机械法制备的纳米纤维素的粒径分布较宽。同时，机械法制备所需的设备较特殊，能量消耗高。

2.1.2酸水解法

最初在1952年Ranby等用酸水解的方法制备了大约50～60 nm长，5～10 nm宽的纳米纤维素晶体^[17]。后来沿用这一方法，从1997年起，用硫酸酸解棉花、木浆等原料获得了不同特性的纳米纤维素。通过比较发现，纳米纤维素晶体的大小、尺寸和形状在一定程度上由纤维素原料决定，表1列出了不同纤维素原料纳米晶体尺寸^[4]。

与此同时，强酸的种类、温度、酸的浓度、纤维素的用量、反应时间等水解条件会影响纳米晶体的性质，酸的浓度低则粒径大，反之，粒径小。纤维素的用量少则粒径小，反应时间越长生成的纳米晶体较短。由于硫酸酯化纳米纤维素表面羟基，所以制备的水溶液悬浮液具有高稳定。除了上述的传统水解，还可以运用超声辅助酸水解法制备纳米纤维素。超声辅助能够使纤维素的S1层发生剥离，纤维表面被侵蚀，纤维分丝帚化，这样使得酸水解的效率会更高^[30]。

表1不同原料的纳米纤维素

2.1.3 TEMPO氧化法

2006 年，日本东京大学矶贝明（Akira Isogai）教授研究团队首次以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧游离基（TEMPO）-触媒氧化法从天然植物纤维素材料成功制备了截面宽3～4 nm、长数微米的完全单离分散的纤维素纳米纤维，使纤维素纳米纤维制备研究取得了突破性进展^[22]。天然植物纤维素纳米纤维具有极高径向比^[23]，高机械强度（138 GPa）^[24]、低热膨胀率（0.1 ppm/K）^[25]和低密度(1.6 g/cm3 )等优点，可以和目前广泛应用于增强材料的纳米碳管相提并论^[26,27]。通过TEMPO-触媒氧化使纤维素和几丁质纤维晶体表面带上高密度负电荷是获得纳米纤维的关键。

TEMPO共氧化体系制备纳米纤维素也是一种产率高、效率高且方便可行的制备方法。预处理与TEMPO氧化相结合是目前运用较多的制备纳米纤维素的方法^[28]。

2.1.3.1TEMPO/NaBr/NaClO体系

TEMPO/NaClO/NaBr氧化体系是相对高效的氧化体系，氧化后纤维素的羧基含量显著增加，水溶性也明显增强^[9]。通过TEMPO/NaClO/NaBr体系氧化天然纤维素可以制备得到宽度为3～4 nm高结晶度的纳米纤维素，以桉木纤维为原料经TEMPO/NaClO₂/NaBr 体系氧化得率超过90%。图6为TEMPO/NaClO/NaBr选择性氧化体系氧化机理^[13]。

图6 TEMPO氧化伯羟基的反应机理

还可以将纤维素经过丝光化处理后由4-乙酰胺基-TEMPO 氧化体系氧化，在一定条件下反应得到的宽度4～7 nm、长度100～200nm的纳米纤维素。图7为4-乙酰胺基-TEMPO/NaClO/NaClO₂氧化机理^[7]。

图74-乙酰氨基-TEMPO/NaClO/NaClO₂体系的氧化机理

Saito T.及Isogai A.等还把该氧化体系应用于纤维素的选择性氧化,并研究了选择性氧化对纸张成纸性能特别是湿强度的影响。研究发现,该氧化体系可选择性氧化纤维素的 C6伯羟基转化成醛基和羧基,氧化生成的醛基在纸页成型过程中能够在纤维间生成半缩醛键,在纤维间产生共价键连接,从而大幅度提高纸张的湿强度。由于TEMPO/NaClO/NaBr体系是在碱性条件下对纤维素进行氧化的,而纤维素在碱性条件下会发生 β-消除反应,使得纤维素发生了一定程度的降解, 纤维素分子量降低,进而降低纸浆的强度。近来,Marzorati M等发现漆酶可以代替TEMPO/NaClO/ NaBr体系中的NaClO和NaBr,催化氧化TEMPO,能够将葡萄糖衍生物上的C6上的经基氧化成羧基,而且反应是在接近中性的条件下反应^[12]。

1965年Golubev 等首次报道了在计量的TEMPO存在下.伯醇可以被氧化生成相应的醛。随后在此基础上,发展出了很多采用化学氧化剂,在TEMPO催化下由醇制备相应的醛和酮的合成方法。其中最具代表性的方法是在1987年研发的TEMPO/NaClO氧化体系^[35]。在该体系下,TEMPO 由次氯酸盐氧化TEMPO在原位生成,然后 TEMPO氧化醇生成相应的醛或酮，而TEMPO被还原成TEMPOH,后者又被次氯酸盐重新氧化生成TEMPO 。通常在该体系中加入10%(质量分数)的NaBr作为助催化剂,这是由于NaBr可与次氯酸盐反应生成次溴酸盐,与次氯酸盐相比次溴酸盐更易与TEMPOH反应。醇选择性氧化的Anelli方法见图8^[13]。

图8醇选择性氧化的Anelli 方法

2.1.3.2 TEMPO/漆酶/氧气体系

漆酶是一种含铜多酚氧化酶,在白腐菌中普遍存在,因其具有降解废水中含酚化合物、苯氧基类除草剂及石油工业废物等污染物的作用。漆酶是一个多铜中心的氧化还原酶,生物过程中催化氧化降解木质纤维素,工业上用于纸浆漂白^[31]。

Arends等将漆酶与TEMPO组合用于催化分子氧对醇的氧化,反应在室温、常压和 pH值为5的条件下进行。这个体系的催化机理见图9,漆酶起到助催化剂的作用。需要指出的是,这个体系TEMPO用量较大(质量分数为20%-30%) ,反应速度慢^[32]。

2011年, Arac1i E等用漆酶-TEMPO体系处理低木素含量的剑麻纤维浆,结果表明，漆酶-TEMPO体系可以在纤维表面产生大量的醛基和少量的羧基,大幅度提高纸张的湿强度^[13]。

图9漆酶/TEMPO 体系催化机理

2.2纤维素纳米纤维的性质

2.2.1纳米纤维素的机械性质

由于纳米纤维素的比表面积大、长径比高、机械强度高等性能，所以纳米纤维素较玻璃纤维、钢丝等其他材料具有更高的抗张强度^[2]。并且纳米线纤维素具有高亲水性、高杨氏模量、高强度、超精细结构和高透明性等特性^[3]。

2.2.2纳米纤维素的热力学性质

由于纳米纤维素制备过程中，粒径变小，聚合度减小，比表面积增加，水解过程中分子链断裂，表面上的末端碳和外露的反应活性基团增加，导致其热稳定性降低，从而使纳米纤维素的热解温度降低。

2.2.3纳米纤维素的光学性质

纳米纤维素由于其长径比通常都远大于4，颗粒之间存在强烈的沿长轴取向排列趋势，加之纤维素原纤本身就有双折射性质，因此纳米纤维素颗粒之间的取向排列趋势的宏观体现就是其悬浮液在偏光下呈现明显的双折射现象。如图10所示。

图10 TEMPO氧化纤维素纳米纤维分散液的双折射照片

2.2.4纳米纤维素的流体力学性质

纳米纤维素由于其小尺寸效应，带给其大的比表面积，由于其表面大量暴露出的羟基，产生较强的亲水性能，其胶体具有较独特的流变性和较高的分散性能。

NCC胶体的黏度总体趋势是随着质量分数的增加而增大，且随温度、盐浓度的增加而增大。

2.3纳米纤维素的应用

纳米纤维素经烘干后可制备薄膜材料，其优良性能在于线热膨胀系数（随温度变化而伸缩的程度）比玻璃纤维小，但弹性率却比玻璃纤维高，这样薄膜就结实且具有足够的强度。另外，由于纤维素纳米纤维是以植物为原料，还具有和纸张一样的出色环保性，是一种可回收再利用的优质材料。Nakatsubo等人将纳米纤维素应用于化妆纸膜。

纤维素纳米纤维，本身具有良好的生物相容性和生物可降解性。纳米纤维素水凝胶，含水率高，其所含水基本上是以自由水的形式存在^[20]。该材料的水分散失率远高于目前市售材料，可用于功能敷料、皮肤修复、软骨修复、组织工程支架等领域^[16]，也可通过负载退热药物等功能因子开发绿色环保的功能性医药材料用于医疗领域^[8]。

在复合材料中的应用，高性能增强复及薄膜材料，纤维素纳米纤维作为增强填料已被用于包括聚乙烯、聚己内酯、甘油塑化淀粉、苯乙烯、乙酰丁酸纤维素和环氧树脂等许多聚合物体系中^[33]。纳米纤维素绿色复合材料的应用,可合成聚乳酸/纳米纤维素复合材料,纤维素基/纳米纤维素复合材料,淀粉基/纳米纤维素复合材料等，可以应用在各个领域，比如一次性的塑料制品如塑料袋，碗筷，农用薄膜等，或制成寿命为若干年的建材和装饰材料，以及飞机、汽车的配件、儿童玩具等^[18]。

纤维素纳米纤维经化学改性可以被转变为热塑性材料，利用热压和挤塑技术能够制备出具有一定强度的复合材料，可替代部分传统的热翅性复合材料作为结构材料。由纤维素可以制备单一的聚合物材料，即自我增强复合材料，有望解决增强相纤维与基体化学异质而引起的相容性问题。

2.4纤维素纳米纤维薄膜

纤维素作为一种天然高分子化合物，在性能上存在着某些缺点，如不耐化学腐蚀、强度有限等。限制了其应用范围。若将其制备成纳米材料，可在一定程度上优化其性能，使其具有更广阔的应用范围。以纳米纤维素分散液为原料制备的纤维素纳米纤维薄膜，所获得的薄膜材料具有高透光性、高机械强度以及强阻氧性等优点。

2.4.1纤维素纳米纤维薄膜的制备

根据不同的制膜要求和条件，可以采用不同的制备方法。如采用酸碱与机械处理相结合的方法从杨木木粉中提取长径比为2000的纳米纤维素可以通过真空过滤的途径制得纳米纤维素膜。需要层状细菌纤维素（BC）膜则可采用叠层复合与物理相分离的方法制备^[15]。

单一纤维素组分的纳米纤维膜可以由TEMPO-触媒氧化纤维素纳米纤维(TOChN）分散液通过吸滤、浇铸等方法进行制备。

也可利用静电纺丝技术制膜，静电纺丝技术利用是一种直接从聚合物及复合材料制备连续纤维的方法，这种方法简便易行,这种方法制备的纳米纤维薄膜一般是以无纺布形式存在的^[6]。静电纺丝技术相对于其他制膜技术具有一些突出的优点,比如设备成本和实验成本比较低,但制得的纤维产率较高,而且制备出的纤维比表面积比较大(纤维直径在几十纳米到几个微米的范围内),静电纺丝技术也可以应用于用于许多不同种类的其他材料的制备^[10]。

浸没法制膜过程，利用镀金基底的玻璃片密封，暴露在臭氧/紫外环境中，浸泡于11-氨基-1-十一烷硫醇盐酸盐乙醇溶液中处理24h后，用无水乙醇彻底冲洗，氩气吹干，浸没与棉纤维纳米晶体水悬浮液中24h，再用去离子水将金基片冲洗干净，最后用氩气吹干，即可得到薄膜^[19]。

旋凃法制膜过程，将制备好的纤维素纳米晶体水悬浮液，经超声处理30min后，用过滤膜去除较大块的纤维素纳米晶体聚集体，稀释制成一系列低浓度纤维素晶体水悬浮液，分别取2ml各浓度的悬浮液，置于11-氨基-1-十一烷硫醇盐酸盐乙醇溶液修饰过的金基片4000r/min的转速旋转60s,即可制得薄膜^[19]。

2.4.2纤维素纳米纤维薄膜的性质及应用

通过肉眼观察可看到纳米纤维素膜的表面一般很是平整，分布均匀，且紧密有致。利用电镜可以观察纳米纤维素内部表面有较规律的方向性，如图11a中箭头所示^[11]。

图11b 表明，纳米纤维素膜的拉断面呈现凹凸不平，内部有若干微小空洞，如蜂窝状，属于典型的韧窝断裂现象。韧窝断裂是一种高吸收过程的延性断裂，断裂面一般是由一些细小的窝坑（韧窝）构成，这种窝坑实际上就是长大了的空洞核。由图中11b韧窝的形状、尺度及深度可知，纳米纤维素膜的延性较好^[11]。

图11纳米纤维素膜断裂面的SEM照片

如表2所示，纳米纤维素膜的弹性模量变化值是随着其厚度值的增加先增加后减少，当纤维素膜厚度为0.03mm时，其弹性模量值达到最大值。表2显示不同厚度纳米纤维素膜的弹性模量、拉伸强度和断裂伸长率^[11]。

表2不同厚度纳米纤维素膜的力学性能

纳米纤维膜的光学性能，通过视觉直接观察可以看到纳米纤维膜厚度越大，它的透明度越低。若是要定量化分析，可以采用紫外分光光度计进行测定。分析后可知，随着厚度的增加，可见光透过率有所下降，并且纳米纤维素膜对紫外光有很好的吸收作用，厚度越大，复合膜对紫外光的吸收能力越好^[11]。

近几十年，国际上系统地研究纳米纤维素制膜，已经在制备、表面修饰、表征、复合材料和功能特性等方面进行了许多尝试的研究，例如，静电纺丝纳米纤维薄膜(nanofibrous membrane , 以下简写为NFM) 的应用主要就集中在组织工程、药物缓释、纳米传感器、能源应用和生物芯片基质等方面^[34]。此外,由于其特殊的结构,静电纺丝纳米纤维薄膜也可以作为滤膜来使用,在环境治理方面有着潜在的应用。组织工程即NFM的三维多孔结构、高比表面积和微纳米尺寸形貌可以模拟组织工程中的细胞外基质(Extra-cellular matrix),用来培养细胞，纺丝薄膜骨架的高比表面积也促进了细胞的粘附和物质运输。近年来,各种天然材料,生物相容和生物可降解的高分子材料(如壳聚糖、胶原蛋白、聚己内酰胺( PCL) 等)被电纺形成纤维支架。药物缓释即可以将药物(如抗生素、抗癌剂、氟美松等)添加在适当的溶液中进行静电纺丝。Abidian等将氟美松(dexamet hasone) 加入到聚(L2乳酸)(PLGA)中,经过电纺得到了纳米纤维纳米纤维经过水解降解,药物随之释放。催化剂负载即由于金属颗粒容易粘附在静电纺丝纤维上,且NFM基底具有大比表面积、对气/液流阻力低、容易操作、可重复利用等优点,NFM常用作氧化还原类催化剂负载材料。若电纺得到的纤维有二次结构(如多孔结构、空心结构等) ,催化效率更能大幅度提高^[29]。

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3. 研究的基本内容与计划

课题研究的内容：

本课题研究应用tempo（2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧-自由基）/nabr/naclo体系和tempo/漆酶/氧气体系氧化不同纤维素原料制备纳米纤维薄膜材料，探究纤维素原料对纳米纤维薄膜各项性能的影响。

具体包括：

1、不同纤维素原料的预处理。对不同来源的纤维素材料进行漂白、水洗，得到纯度较高的纤维素样品。

4. 研究创新点

纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素通过不同的制备方法得到不同的纳米纤维，制备出纳米纤维薄膜，对比酶氧化纤维素纳米纤维与化学氧化纤维素纳米纤维的成膜特性以及两种纳米纤维薄膜材料的性能差异。通过对比室验结果从而可以提出纤维素纳米纤维的最优化制备方法，为生物技术在纳米纤维材料上的应用提供思路。