本發(fā)明屬于一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法。

背景技術(shù)：

1、石墨烯的發(fā)展引起了人們對(duì)石墨烯以外其他具有獨(dú)特性能的二維材料的廣泛研究，如絕緣六方氮化硼(h-bn)，具有可調(diào)帶隙的半導(dǎo)體過渡金屬二硫族化合物(tmdcs)和黑磷(bp)，以及導(dǎo)電過渡金屬碳化物和/或氮化物(mxene)。此外，金屬氧化物、層狀雙氫氧化物(layered?double?hydroxides,?ldhs)等新興的二維材料也因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)而受到越來越多的關(guān)注。這些二維材料種類繁多，具有比表面積高、機(jī)械柔韌性好、超薄等共同特點(diǎn)，在儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)換器件、柔性傳感器、電磁屏蔽等多種應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、細(xì)胞壁2d片層材料（或稱二維納米片層材料；納米片層材料）通常具有層狀、片狀、帶狀等獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，使二維納米材料具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等性能，未來可以在儲(chǔ)能、吸附、催化、高性能生物質(zhì)材料、傳感等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3、中國(guó)專利號(hào)201910427999.0介紹了一種木材細(xì)胞壁2d片層材料的制備方法，剝離出木質(zhì)細(xì)胞壁薄層這一天然2d材料，并采用這一結(jié)構(gòu)制備sei將其應(yīng)用于儲(chǔ)能材料，作為解決lmb短壽命的一個(gè)有吸引力的解決方案，此外，可以將其作為平臺(tái)材料負(fù)載各種雜原子，并根據(jù)摻雜物質(zhì)來提升不同的性質(zhì)，通過進(jìn)一步將其碳化增多其表面缺陷，擴(kuò)大活性位點(diǎn)，使得摻雜后性能得到提升，已有研究證明碳化后薄層作為電極材料的應(yīng)用潛力以及具有良好染料降解性能。并通過二維結(jié)構(gòu)的卷曲，使用二維纖維素作為介質(zhì)，可以將不同的粉狀材料加工成微/納米顆粒。這一材料具有巨大的市場(chǎng)潛力。

4、但在實(shí)際應(yīng)用中，大規(guī)模生產(chǎn)二維材料是其可擴(kuò)展性和商業(yè)化的先決條件，必須滿足高產(chǎn)、高效、低成本和工業(yè)級(jí)擴(kuò)展的要求。但這一木質(zhì)2d材料制備產(chǎn)率較低，有能耗大、有環(huán)境負(fù)擔(dān)的tempo及超聲處理，獲得率少，且木材細(xì)胞壁2d片層材料獲得率僅為15%左右，難以滿足大規(guī)模應(yīng)用。

5、因此，迫切需要一種綠色環(huán)保、成本低廉、簡(jiǎn)單易行的2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法，能為批量制備木質(zhì)2d薄層材料提供可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法,?具綠色環(huán)保、成本低廉、獲得率高、簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。

2、為此,本發(fā)明的一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法,包括如下步驟：

3、(1)采用粒徑0.1～0.5mm的木材粉，置于烘箱中烘至絕干；

4、(2)稱取干燥后的木材粉，每1g木材粉加入50ml的2wt%～4wwt%的堿性溶液，在90～100℃溫度下200rmp/min攪拌3.5h～4.5h，反應(yīng)后，利用蒸餾水反復(fù)洗滌木材粉至ph呈中性；

5、(3)每1g木材粉中加入25ml的3～4%次氯酸鈉溶液，并采用冰醋酸調(diào)整溶液ph到4～5，70～90℃攪拌4～5h，反應(yīng)后，用蒸餾水反復(fù)洗滌木材粉至ph呈中性；

6、(4)將濕潤(rùn)狀態(tài)的木材粉放置于捏合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械剪切混合處理4～5h，期間加入低量纖維素酶，協(xié)同機(jī)械剪切混合作用促進(jìn)細(xì)胞壁分離，得到2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備材料。

7、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述木材可以是任何種類木材，且包括竹材。

8、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的濕潤(rùn)狀態(tài)的木材粉，纖維濃度30%～40%。

9、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的堿性溶液為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中任意一種。

10、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的低量纖維素酶為每克干重纖維0.015～0.020g，加入量為濕潤(rùn)狀態(tài)的木材粉重量的0.8～3%。

11、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述：所述的捏合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械剪切混合處理時(shí)間能根據(jù)纖維漿料濃度及質(zhì)量適當(dāng)調(diào)整。

12、本發(fā)明具有如下有益效果：

13、1.?本發(fā)明采用自上而下的剝離方式，使2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層剝離，且剝離出的薄層具有良好的機(jī)械性能、各向異性，分散液形式具有良好流變性，凍干材料具有良好隔熱性能。

14、2.?本發(fā)明能高產(chǎn)、高效、低成本和工業(yè)級(jí)擴(kuò)展獲取2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層材料，本發(fā)明方法中不含能耗大、有環(huán)境負(fù)擔(dān)的tempo處理及超聲處理，采用捏合技術(shù)實(shí)現(xiàn)該材料的大批量制備，能夠極大的提升2d細(xì)胞壁薄層的剝離產(chǎn)率，本發(fā)明的2d細(xì)胞壁薄層的剝離產(chǎn)率可以達(dá)到75%左右，獲得率高。本發(fā)明使能耗大大減少，比傳統(tǒng)的方法降低成本90%，且可以調(diào)整工藝及參數(shù)，改變剝離薄層形態(tài)，使產(chǎn)品更適合特定應(yīng)用，為這一木質(zhì)2d薄層產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供可能。

15、3.?本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單易行，原料易于獲取，適合大批量生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法,其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法,其特征在于：所述木材可以是任何種類木材，且包括竹材。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法,其特征在于：所述的濕潤(rùn)狀態(tài)的木材粉，纖維濃度30%～40%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法，其特征在于：所述的堿性溶液為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2d木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法，其特征在于：所述的低量纖維素酶為每克干重纖維0.015～0.020g，加入量為濕潤(rùn)狀態(tài)的木材粉重量的0.8～3%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的捏合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械剪切混合處理時(shí)間能根據(jù)纖維漿料濃度及質(zhì)量適當(dāng)調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于一種2D木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備方法，包括依次對(duì)木材粉進(jìn)行堿性溶液、次氯酸鈉溶液處理，而后將濕潤(rùn)狀態(tài)的木材粉放置于捏合機(jī)中進(jìn)行機(jī)械剪切混合處理4～5h，期間加入低量纖維素酶，協(xié)同機(jī)械剪切混合作用促進(jìn)細(xì)胞壁分離，得到2D木質(zhì)細(xì)胞壁薄層批量制備材料。發(fā)明滿能高產(chǎn)、高效、低成本和工業(yè)級(jí)擴(kuò)展獲取2D木質(zhì)細(xì)胞壁薄層材料，本發(fā)明方法中不含能耗大、有環(huán)境負(fù)擔(dān)的TEMPO處理及超聲處理，采用捏合技術(shù)實(shí)現(xiàn)該材料的大批量制備，能夠極大的提升2D細(xì)胞壁薄層的剝離產(chǎn)率，本發(fā)明的2D細(xì)胞壁薄層的剝離產(chǎn)率可以達(dá)到75%左右、獲得率高、能滿足大規(guī)模應(yīng)用需要。

技術(shù)研發(fā)人員：盧蕓,謝非凡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6