Efficient Shaping of Cellulose Nanocrystals Based on Allomorphic Modification: Understanding the Correlation between Morphology and Allomorphs

纤维素 材料科学 化学工程 纳米材料 形态学(生物学) 球磨机 纳米晶 纳米技术 复合材料 工程类 遗传学 生物
作者
Jie Gong,Yishan Kuang,Xi Zhang,Pengcheng Luan,Pengyang Xiang,Kai Liu,Lihuan Mo,Jun Xu,Jun Li,Jinquan Wan
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:23 (3): 687-698 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.1c00813
摘要

Cellulose nanocrystals (CNC) are green, safe, and renewable nanomaterials with a variety of excellent performances but their morphologies are notoriously difficult to control as this is unfavorable to the diversification of the end products. Allomorphic conversion plays an important role in diversifying the morphology of CNC. However, this further complicates the prediction, design, and control of the geometric dimensions of CNC. Herein, allomorphically modified cellulose (mercerized cellulose, ethylenediamine (EDA)-treated cellulose, and ball-milled cellulose) is designed and used as the starting material for CNC isolation. Subsequently, the morphological evolution of cellulose particles during acid hydrolysis is traced by scanning electron microscopy observations. A mechanism that facilitates further understanding of CNC shaping during sulfuric acid hydrolysis is proposed. According to the CNC shaping mechanism, precise prediction, design, and efficient control of the morphology of CNC (needle-like, ribbon-like, ellipsoid, and spherical) can be realized. CNC with various morphologies are favorable for their applications, such as templating synthesis of porous materials and Pickering emulsion dispersion.
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