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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

微波輔助法合成纖維素基復(fù)合材料及其向 Mn2O3 的熱轉(zhuǎn)化

該研究發(fā)表于 Industrial Crops and Products（2013），使用 XH-100A 開展 微波輔助合成、纖維素基復(fù)合材料 研究，核心條件包括溫度 110 °C / 60 °C / 600 °C；時間 10 min / 40 min / 60 min。

論文編號 405
應(yīng)用方向 微波輔助合成、纖維素基復(fù)合材料、Mn?O?、生物質(zhì)模板、熱分解轉(zhuǎn)化、無機納米材料
關(guān)鍵結(jié)果 見正文關(guān)鍵結(jié)果
核心條件 溫度 110 °C / 60 °C / 600 °C
論文編號
405
期刊
Industrial Crops and Products
影響因子
4.244
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2013
設(shè)備型號
XH-100A
作者單位
北京林業(yè)大學(xué)；北京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 生物質(zhì)化學(xué)與化工研究所；菏澤醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校 化學(xué)系；瑞典烏普薩拉大學(xué) 化學(xué)系 ?ngstr?m實驗室
Beijing Forestry University; Institute of Biomass Chemistry and Technology, College of Materials Science and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, PR China; Department of Chemistry, Heze Medical College, Heze 274030, PR China; Department of Chemistry, the ?ngstr?m Laboratory, Uppsala University, Uppsala 75121, Sweden
研究方向
微波輔助合成 纖維素基復(fù)合材料 Mn?O? 生物質(zhì)模板 熱分解轉(zhuǎn)化 無機納米材料

事實快照

  • 論文：微波輔助法合成纖維素基復(fù)合材料及其向 Mn2O3 的熱轉(zhuǎn)化
  • 設(shè)備：XH-100A
  • 期刊與分區(qū)：Industrial Crops and Products，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 110 °C / 60 °C / 600 °C；時間 10 min / 40 min / 60 min
  • 用途：可作為 微波輔助合成、纖維素基復(fù)合材料 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

以微晶纖維素為模板，采用高效微波輔助法成功制備了纖維素基復(fù)合材料。研究了加熱時間對前驅(qū)體相組成和形貌的影響。將前驅(qū)體在600 °C空氣中熱分解3 h得到Mn?O?材料。熱轉(zhuǎn)化后纖維素復(fù)合材料的形貌得以保留。產(chǎn)物經(jīng)X射線粉末衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、能量色散X射線光譜（EDS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、熱重分析（TGA）和差熱分析（DTA）表征。這種快速微波輔助法結(jié)合熱后處理為以天然高分子為模板制備無機材料提供了有前景的途徑。

研究背景與解決的問題

以微晶纖維素為模板，采用高效微波輔助法成功制備了纖維素基復(fù)合材料。

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度110 °C / 60 °C / 600 °C
時間10 min / 40 min / 60 min

機制/方法亮點

  • （1）微波輔助合成機制： 微波輻照通過偶極分子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)產(chǎn)生熱量，實現(xiàn)快速體相加熱、加熱均勻、升溫速度快。與傳統(tǒng)方法相比，微波輔助法具有以下優(yōu)勢：；快速高效：僅需10–60 min即可完成反應(yīng)，而傳統(tǒng)方法需要2–6 h，效率提升顯著。；選擇性加熱：微波能量優(yōu)先被極性分子（如DMF、Mn(CH?COO)?）吸收，使反應(yīng)體系快速升溫。；促進相互作用：微波加熱有利于纖維素與錳前驅(qū)體之間的相互作用，降低纖維素結(jié)晶度，促進前驅(qū)體在纖維素基質(zhì)上的均勻分散。；綠色節(jié)能：微波加熱能量利用率高，溶劑用量少，符合綠色化學(xué)理念。 （2）纖維素模板作用機制： 纖維素分子鏈上豐富的羥基可與Mn2?離子形成配位或氫鍵作用，使Mn2?離子均勻吸附在纖維素表面。在微波加熱條件下，Mn2?離子與HMT分解產(chǎn)生的OH?和CO?2?反應(yīng)生成錳前驅(qū)體，并以纖維素微纖維為模板定向生長。纖維素的微纖維狀形貌為前驅(qū)體提供了結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用。 （3）熱分解形貌繼承機制： 在600 °C煅燒過程中，纖維素基質(zhì)首先分解（約290–380 °C），隨后錳前驅(qū)體發(fā)生熱分解和相轉(zhuǎn)變生成Mn?O?。由于前驅(qū)體納米顆粒之間存在強相互作用，且纖維素模板的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，熱分解后Mn?O?納米顆粒聚集形成與纖維素相似的微纖維狀形貌。這種形貌繼承性源于模板效應(yīng)和顆粒間相互作用的協(xié)同作用。

應(yīng)用價值

  • 方法創(chuàng)新：首次以纖維素為模板通過微波輔助法合成纖維素基錳前驅(qū)體復(fù)合材料
  • 快速高效：微波加熱僅需10–60 min，而傳統(tǒng)方法需要2–6 h，效率提升顯著
  • 形貌繼承：熱分解后Mn?O?完整保留了前驅(qū)體的纖維素微纖維形貌
  • 綠色工藝：無需復(fù)雜設(shè)備、工藝簡單、綠色環(huán)保
  • 結(jié)構(gòu)明確：通過XRD、FTIR、EDS、SEM、TGA-DTA等多種表征手段確認了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-100A。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Industrial Crops and Products（2013），使用 XH-100A 開展 微波輔助合成、纖維素基復(fù)合材料 研究，核心條件包括溫度 110 °C / 60 °C / 600 °C；時間 10 min / 40 min / 60 min。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Industrial Crops and Products，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Microwave-assisted method for the synthesis of cellulose-based composites and their thermal transformation to Mn2O3
Industrial Crops and Products, 2013
DOI: 10.1016/j.indcrop.2012.07.077