Sustainable and General Production of Carboxylated Cellulose Nanocrystals via Synergistic Lewis-Acid/Organic-Acid Hydrolysis under Ambient Conditions
作者：Junjie Zhou，Somia Yassin Hussain Abdalkarim，Xuefei Chen，Hou-Yong Yu
關鍵字：Cellulosenanocrystals,Alkalinepretreatment,Lewisacidcatalysis, Sustainablehydrolysis,Thermal stability
論文來源：期刊
發表時間：2025年
纖維素納米晶體（CNCs）因其納米級尺寸、豐富的表面基團和聚合物復合材料中出色的增強能力而脫穎而出，成為有前途的生物基納米材料。然而，傳統的制備方法依賴于刺激性無機酸，引發了環境和熱穩定性問題。本研究以ZnCl2或FeCl3與檸檬酸（CA）的氯化物/檸檬酸體系為比較平臺，研究了酸催化和氧化水解在溫和條件下羧化CNC制備中的不同作用。ZnCl2 和 FeCl3 的路易斯酸度和氧化行為對比使得人們能夠從機制上了解它們的水解途徑，而纖維素的堿性預處理進一步放大了這些差異。用ZnCl2生產的羧化CNC表現出明顯更好的熱穩定性。進一步引入溫和堿性預處理以提高分子可及性，顯著增強表面羧化。通過堿性預處理的ZnCl2/CA系統制備的羧化CNC表現出優異的熱穩定性（Tmax = 375.0 °C）、大量的羧基含量（1.3 mmol/g）和出色的收率（89.2%）。該方法的通用性已在多個纖維素來源中得到驗證，凸顯了其作為傳統酸水解的可持續且有效的替代方案的潛力，用于 CNC 制備。