2結(jié)果與討論

超聲波法輔助過(guò)硫酸銨氧化法得到的煙草秸稈CNC懸浮液為均一的淡藍(lán)色溶液，當(dāng)CNC固含量較高時(shí)呈凝膠狀，冷凍干燥后得到的氣凝膠為白色的絮狀物，得到煙草秸稈CNC懸浮液的初始固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.62％，產(chǎn)率為25.2％。

2.1微觀結(jié)構(gòu)觀察

通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察TS-CNC的形貌，得到圖1。圖1(a)、圖1(b)是將冷凍干燥得到的CNC氣凝膠粉碎制樣后，不同放大倍數(shù)下的固態(tài)樣品微觀結(jié)構(gòu)，從圖1中可以看出CNC直徑達(dá)到納米級(jí)別，但纖維之間粘連嚴(yán)重，可能是南于冷凍干燥前CNC懸浮液濃度較大，使CNC發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。透射電子顯微鏡可以觀察到液體狀態(tài)下的CNC形貌，由于在低濃度懸浮液中CNC更加分散，對(duì)纖維形貌觀察更為準(zhǔn)確，可看出CNC為短棒狀結(jié)構(gòu)，直徑為10nm左右，長(zhǎng)度為50～60nm。

2.2傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR)

將干燥后的KBr與實(shí)驗(yàn)制備的原料TS、TS-b、TS-CNC干燥粉末混合均勻，研磨成粉后進(jìn)行壓片處理，用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行官能團(tuán)結(jié)構(gòu)表征，得到圖2。比較3條曲線可發(fā)現(xiàn)，在原料TS曲線中，1733，1512cm^-1和1256cm^-1處有吸收峰，l733cm^-1處的吸收峰是乙酰基團(tuán)中C=O的伸縮吸收振動(dòng)峰，1512cm。1處的吸收峰歸屬于木質(zhì)素中苯環(huán)碳骨架伸縮振動(dòng)吸收峰，l256cm^-1處歸屬于半纖維素或木質(zhì)素中芳基芳醚類化合物中的C=0伸縮振動(dòng)，在TS-b和TS-CNC的曲線中3個(gè)峰均未出現(xiàn)，說(shuō)明木質(zhì)素和半纖維素被除去。

在TS-b和TS-CNC曲線中3410、2902、1630、l430、l163、1110、l060、898cm^-1處的共有吸收峰說(shuō)明納米纖維素保留了纖維素的基本結(jié)構(gòu)，分別歸屬于纖維素分子和分子內(nèi)、分子中羥基O-H的伸縮振動(dòng)吸收峰，-CH₂的C-H伸縮振動(dòng)峰，纖維素中羥基吸附環(huán)境中水分產(chǎn)生的吸收峰，-CH₂的彎曲振動(dòng)峰，C-C骨架伸縮振動(dòng)，纖維素分子環(huán)內(nèi)C-O伸縮振動(dòng)，C-0伸縮振動(dòng)和β-1，4糖苷鍵搖擺振動(dòng)吸收峰。其中在1430、1163、1110、898cm^-1處出現(xiàn)的吸收峰是纖維素I_β的特征吸收峰，說(shuō)明過(guò)硫酸銨氧化并沒(méi)有改變纖維素的晶型，且制備得到的CNC為纖維素I型結(jié)構(gòu)。與TS-b曲線相比，TS-CNC曲線中在1726cm^-1處出現(xiàn)新的弱吸收峰，該峰歸屬于羧酸基團(tuán)的C=O，表明在反應(yīng)過(guò)程中部分羥基被氧化為羧基，制備的納米纖維素為羧基型納米纖維素。

2.3X射線衍射分析(XRD)

通過(guò)XRD研究樣品的結(jié)晶度，得到樣品TS、TS-b、TS-CNC的XRD圖線，如圖3所示，計(jì)算得到TS、TS-b、TS-CNC的結(jié)晶度如表l中所示。從圖3可以看出3種樣品都具有3個(gè)主要的衍射峰，180和34.6。是2個(gè)低強(qiáng)度寬峰，22.50是1個(gè)尖銳的高強(qiáng)度峰，3個(gè)峰分別對(duì)應(yīng)于纖維素I中(110)，(200)和(400)3個(gè)晶面的衍射峰，說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有改變纖維素的品型，制得的煙草秸稈CNC仍然保持纖維素I型結(jié)構(gòu)。

表1中的相對(duì)結(jié)晶度值可以定量評(píng)價(jià)纖維結(jié)構(gòu)中結(jié)晶纖維素和無(wú)定型區(qū)的數(shù)量，相較于原料TS，TS-b、TS-CNC的相對(duì)結(jié)晶度分別提高了54.23％和41.53‰原料的結(jié)晶度最低，是由于纖維素結(jié)構(gòu)被無(wú)定形纖維素多糖物質(zhì)如半纖維素、木質(zhì)素、果膠等包罔，導(dǎo)致結(jié)晶區(qū)占比較低，經(jīng)過(guò)堿液處理及氧化漂白處理，去除其中的木質(zhì)素、半纖維素和果膠等雜質(zhì)后，纖維素的結(jié)晶區(qū)占比增加，相對(duì)結(jié)晶度提高。TS-CNC結(jié)晶度低于TS-b的原因是由于超聲處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，破壞了纖維素的結(jié)晶區(qū)。

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