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天津大學(xué)Quan-Hong Yang課題組--纖維素納米纖維/氧化石墨烯晶膠的pH-相關(guān)的形貌控制
       這里通過單向冷凍干燥(UDF)方法,從二元分散體系,含有50 wt%的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基,自由基介導(dǎo)的氧化纖維素納米纖維(TOCN),和50 wt%氧化石墨烯(GO),制備了多級(jí)結(jié)構(gòu)的晶膠。發(fā)現(xiàn)溶膠的pH值增加,通過增加靜電排斥力可以使兩種成分更好地分散,同時(shí)凝膠網(wǎng)絡(luò)逐漸弱化,從而在UDF工藝中獲得微型薄片冰。在5.2的pH下,實(shí)現(xiàn)了TOCN和GO的最佳自聚集和分散,此時(shí)獲得最強(qiáng)TOCN-GO相互作用,使其成為常規(guī)的微蜂窩結(jié)構(gòu)。該工作提出了一種解釋冷凍凝膠形成的兩方面機(jī)制,結(jié)果表明,最強(qiáng)TOCN-GO相互作用和分散體復(fù)合物的高親和力對(duì)于沿冷凍方向獲得微蜂窩形貌是必不可少的兩個(gè)條件。此外,通過鏈接相應(yīng)的前驅(qū)體溶膠的微觀結(jié)構(gòu)和流變性,預(yù)測(cè)了通過UDF過程獲得的TOCN-GO冷凍凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。
 
 
Figure 1. 在不同pH值下,由TOCN/GO混合溶膠制備得晶膠的SEM截面照片。 a)CG-TOCN/GO-4.0, b)CGTOCN/GO-5.2, c)CG-TOCN/GO-6.4, d)CG-TOCN/GO-10.4。每個(gè)面板中的插圖是相應(yīng)晶膠的光學(xué)圖像。
 
 
Figure 2. TOCN和GO中pH相關(guān)的Zeta電位變化。
 
 
Figure 3. 在不同pH值下,TOCN/GO混合溶膠微結(jié)構(gòu)的3D激光掃描共聚焦圖像。a)MS-TOCN/GO-4.0。b)MS-TOCN/GO-5.2。c)MS-TOCN/GO-6.4。d)MS-TOCN/GO-10.4。在這些圖像中,紅色區(qū)域代表GO,而TOCN纖維被標(biāo)記為透明。
 
 
Figure 4. 不同pH值下TOCN/GO混合溶膠的流變特性。a)頻率掃描和b)剪切應(yīng)力掃描測(cè)試。
 
        該研究工作由天津大學(xué)Quan-Hong Yang課題組,和加拿大卡爾加里大學(xué)Milana Trifkovic團(tuán)隊(duì)于2020年發(fā)表在Small期刊上。原文:pH-Dependent Morphology Control of Cellulose Nanofiber/Graphene Oxide Cryogels。


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