人們使用纖維素已經(jīng)超過150年歷史，它廣泛存在于自然界中，是儲量最豐富的可再生資源。纖維素可以被加工成纖維素氣凝膠、水凝膠、微晶纖維素及應(yīng)用最廣泛的纖維素膜。傳統(tǒng)制備纖維素膜主要通過粘膠法和銅氨法，但是這兩種方法能耗高，并且會造成嚴重的環(huán)境污染。近些年有學(xué)者研究新的溶解體系來溶解纖維素，制備纖維素膜，其中較為綠色的制備方法主要有離子液體體系及CO2基可逆離子液體體系。離子液體體系主要存在造價高，能耗高的問題，而CO2基可逆離子液體體系則具有成本低，溶劑可回收循環(huán)使用，溶解條件溫和等特點，得到了廣泛的關(guān)注。
本研究主要通過使用四甲基胍（TMG）和乙二醇（EG）及二甲基亞楓（DMSO）及CO2構(gòu)建可逆離子液體體系，在溫和的條件下，對纖維素實現(xiàn)非衍生化均相溶解（見圖1）。溶解后的纖維素溶液經(jīng)各種不同的反溶劑，比如醇類、酸溶液及堿溶液的再生，可以得到性質(zhì)可控的再生纖維素膜。通過各種表征手段，詳細研究了不同反溶劑對再生纖維素膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學(xué)透過性、力學(xué)性能、熱性能及水蒸氣和氧氣透過性的影響。結(jié)果表明，經(jīng)乙醇溶液再生的纖維素膜具有良好的力學(xué)性能和光學(xué)透過性，（見圖2）以及卓越的、可以和商用包裝膜相媲美的水蒸氣和氧氣屏蔽效果。該膜有望應(yīng)用在包裝、食品及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
圖1：再生纖維素膜的制備流程示意圖
圖2：再生纖維素膜的SEM，AFM表征
本研究是由博士研究生郭元龍和碩士研究生蔡龍為共同第一作者，謝海波教授和鄭強教授為共同通訊作者，作為封面論文發(fā)表在 ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.1c03609