Sustainable and General Production of Carboxylated Cellulose Nanocrystals via Synergistic Lewis-Acid/Organic-Acid Hydrolysis under Ambient Conditions
writer：Junjie Zhou，Somia Yassin Hussain Abdalkarim，Xuefei Chen，Hou-Yong Yu
keywords：Cellulosenanocrystals,Alkalinepretreatment,Lewisacidcatalysis, Sustainablehydrolysis,Thermal stability
source：期刊
Issue time：2025年
纖維素納米晶體（CNCs）因其納米級尺寸、豐富的表面基團(tuán)和聚合物復(fù)合材料中出色的增強(qiáng)能力而脫穎而出，成為有前途的生物基納米材料。然而，傳統(tǒng)的制備方法依賴于刺激性無機(jī)酸，引發(fā)了環(huán)境和熱穩(wěn)定性問題。本研究以ZnCl2或FeCl3與檸檬酸（CA）的氯化物/檸檬酸體系為比較平臺，研究了酸催化和氧化水解在溫和條件下羧化CNC制備中的不同作用。ZnCl2 和 FeCl3 的路易斯酸度和氧化行為對比使得人們能夠從機(jī)制上了解它們的水解途徑，而纖維素的堿性預(yù)處理進(jìn)一步放大了這些差異。用ZnCl2生產(chǎn)的羧化CNC表現(xiàn)出明顯更好的熱穩(wěn)定性。進(jìn)一步引入溫和堿性預(yù)處理以提高分子可及性，顯著增強(qiáng)表面羧化。通過堿性預(yù)處理的ZnCl2/CA系統(tǒng)制備的羧化CNC表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性（Tmax = 375.0 °C）、大量的羧基含量（1.3 mmol/g）和出色的收率（89.2%）。該方法的通用性已在多個(gè)纖維素來源中得到驗(yàn)證，凸顯了其作為傳統(tǒng)酸水解的可持續(xù)且有效的替代方案的潛力，用于 CNC 制備。