中文摘要

具有不同表面電荷的甲殼素納米纖維的可控制備及其

應(yīng)用研究

摘要

隨著納米材料的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的加深，為了應(yīng)對(duì)日益增長的能源危機(jī)和

資源消耗問題，來自于漁業(yè)廢棄資源的一種可再生的天然生物高分子材料：甲殼素，

引起了人們的廣泛關(guān)注。氧化法是一種常用的化學(xué)修飾手段，可以引入靜電斥力來

克服甲殼素之間的氫鍵相互作用，從而得到分散良好的甲殼素納米材料。然而常用

來制備羧基甲殼素納米材料的TEMPO氧化法僅能氧化脫乙酰度小于1%的β-甲殼

素，這大大限制了β-甲殼素的研究和應(yīng)用。本文的研究突破了以往TEMPO氧化法

氧化β-甲殼素的限制，并進(jìn)一步處理增加了甲殼素上帶電官能團(tuán)的種類，以魷魚骨

中的β-甲殼素為原料，實(shí)現(xiàn)具有不同表面電荷的的甲殼素納米纖維的可控制備，并

對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用研究。具體工作如下：

第一部分，使用TEMPO-NaClO-NaClO2氧化體系，以部分脫乙酰化的β-甲殼

素為原料，成功的在β-甲殼素的脫乙酰度為5-30%的范圍內(nèi)制備出了直徑2-6納米，

長度微米級(jí)的羧基β-甲殼素納米纖維。系統(tǒng)考察了體系中β-甲殼素的脫乙酰度、

氧化時(shí)間、NaClO2用量對(duì)氧化程度的影響。最后對(duì)其氧化β-甲殼素的獨(dú)特現(xiàn)象進(jìn)

行了機(jī)理推測。

第二部分，從本地海鮮市場收集而來的魷魚骨在純化之后，經(jīng)過脫乙酰化、

TEMPO-NaClO-NaClO2氧化、二次脫乙?；幚砗螳@得了具有不同表面電荷的雙

電性甲殼素納米纖維。所得到的納米纖維可在酸性和堿性條件下良好分散，其直徑

2-6納米，長度微米級(jí)。此外還研究了不同pH對(duì)超聲的影響、Zeta電位、熱性能

等表征。

第三部分，以上兩部分制備出的納米材料為原料，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過

真空抽濾的方式輔助成膜，考察了其機(jī)械性能和光學(xué)透過率，并觀察了其微觀形貌。

此外，考察了不同納米纖維對(duì)環(huán)氧大豆油的乳化能力，發(fā)現(xiàn)堿性條件下有氨基存在

的納米纖維具有良好的乳化效果。

關(guān)鍵詞：甲殼素納米纖維β-甲殼素TEMPO氧化部分脫乙?；た肆秩橐?/p>

I

目錄

目錄

第一章緒論1

1.1引言1

1.2甲殼素簡介1

1.2.1甲殼素在生物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)1

1.2.2甲殼素的基本結(jié)構(gòu)1

1.2.3甲殼素的晶型3

1.3甲殼素納米材料3

1.3.1甲殼素納米纖維的制備4

1.4甲殼素納米材料的應(yīng)用12

1.4.1生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用12

1.4.2甲殼素高強(qiáng)度膜14

1.4.3水處理16

1.4.4綠色電子應(yīng)用17

1.5選題的目的及意義18

第二章TEMPO氧化制備高產(chǎn)率羧基β-甲殼素納米纖維20

2.1引言20

2.2實(shí)驗(yàn)部分21

2.2.1實(shí)驗(yàn)原料和試劑21

2.2.2實(shí)驗(yàn)儀器21

2.2.3羧基化甲殼素納米纖維的制備21

2.2.4測試表征22

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論24

2.3.1甲殼素脫乙酰程度與堿處理時(shí)間的關(guān)系25

2.3.2CO-ChNFs的穩(wěn)定分析26

2.3.3CO-ChNFs的形貌結(jié)構(gòu)27

2.3.4CO-ChNFs的產(chǎn)率28

2.3.5氧化時(shí)間對(duì)CO-ChNFs的產(chǎn)率和羧基含量的影響。29

2.3.6NaClO2用量對(duì)CO-ChNFs的產(chǎn)率和羧基含量的影響30

2.3.7CO-ChNFs的理化結(jié)構(gòu)表征31

2.3.8CO-ChNFs的熱穩(wěn)定性32

IV

目錄

2.3.9TNN氧化在β-甲殼素中的作用機(jī)理推測3

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