TEMPO氧化处理调控轻木细胞壁纳米结构

作     者：吴明月 戴鑫建 王鑫 王小青 WU Mingyue;DAI Xinjian;WANG Xin;WANG Xiaoqing

作者机构：中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 

出 版 物：《木材科学与技术》 (Chinese Journal of Wood Science and Technology)

年 卷 期：2024年第38卷第6期

页      面：1-7页

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 

基　　金：“十四五”国家重点研发计划课题“木竹材细胞壁多层级结构与构效调控机制”(2023YFD2200501) 

主　　题：轻木 细胞壁纳米结构 细胞壁孔隙 TEMPO氧化 纤维素微纤丝 

摘      要：针对天然木材细胞壁中纳米孔隙有限及比表面积低的问题,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl radical,TEMPO)介导氧化法原位疏解轻木(Ochroma pyramidale)细胞壁微纤丝束,并结合超临界干燥制备TEMPO氧化木材,以调控木材细胞壁纳米结构并提升其比表面积。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及能量色散能谱仪(EDS)对材料的微观形貌和化学组成进行表征,并结合比表面积及孔隙度分析仪,探究氧化处理对木材细胞壁孔隙结构的影响。结果表明:TEMPO氧化处理保留了木材的蜂窝状细胞结构,并实现了木材细胞壁微纤丝束的原位疏解,使其展现高度纤丝化的纳米网络结构,纤丝直径分布在20~40 nm之间;TEMPO氧化处理木材细胞壁具有丰富的介孔结构,其比表面积高达96.92 m2/g,相比天然木材提升约72倍。研究为木材细胞壁纳米结构调控以及木基多孔材料开发提供新思路。