Biomimetic Bridging for Reconstructing Biomass Components toward Significantly Enhanced Films from the Full Composition of Bamboo

纤维素 木质素 化学工程 材料科学 生物量(生态学) 竹子 半纤维素 溶剂 木质纤维素生物量 有机化学 化学 复合材料 工程类 海洋学 地质学
作者
Qiandan Fan,Wei Wei,Yunchuan Li,Lvgang Li,Weiwei Huang,Jiahao Wang,Yue Cao,Zuowan Zhou
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (8): 3228-3237 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c05692
摘要

Bamboo is a kind of renewable natural polymer resource. Using bamboo biomass without a component isolation process can be a sustainable route for the preparation of an eco-friendly biomass film. Inspired by the natural structure of plant biomass, we designed to introduce a bionic interaction, being akin to the role of hemicellulose in natural biomass, for connecting the cellulose and lignin components using tannic acid-modified cellulose nanocrystals (TA@CNCs) as the bridging molecules. In order to make up for the size difference between the cellulosic molecules and lignin particles, cellulose nanocrystals (CNCs) served as the carriers of TA. Core–shell hybrids of TA@CNCs were prepared and added into the solution of bamboo powder dissolved in a tetrabutylammonium hydroxide/dimethyl sulfoxide aqueous solvent (TBAH/H2O/DMSO) followed by gelation in air and regeneration in water to prepare the bamboo-derived biomass films with high strength. The results showed that the tensile strength of the as-prepared films was effectively improved from 55.4 to 127.2 MPa by adding 5 wt % TA@CNCs. Structural analyses indicated that TA@CNCs serve as an excellent modifier for the enhancement of cellulose–lignin interfaces by rationally reconstructing the biomimetic hydrogen-bonded system.
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