高光応答性ナノセルロース材料

高光响应纳米纤维素材料

• 批准号: 13F03392
• 负责人: 磯貝 明
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03392/
• 关键词: セルロース; ナノファイバー; TEMPO; 量子ドット; 蛍光; 半導体; quantum dot; cellulose nanofibril; fluorescence; Linear arrays

当研究室で見出されたTEMPO酸化セルロースナノファイバー（TOCN）は、環境適合型の水系触媒反応で前処理され、低解繊エネルギーで、完全ナノ分散化が可能であり、約3nmと超極細幅の結晶性セルロースミクロフィブリルレベルにまで変換された新規バイオ系ナノ材料である。本研究では、TOCN表面に高密度で規則的にカルボキシル基のNa塩が存在する特異的ナノ構造を利用し、機能性ナノ半導体物質として注目されている量子ドット（Quantum Dot:QD)との複合化による、新規高機能材料の創製に向けた基礎的研究を進めた。試料として、表面にアミン基を有するQD資料を準備し、カルボキシル基をプロトン化したTOCNを水中に分散させ、中和反応によってTOCN表面のカルボキシル基の塩型で、QDナノ粒子をTOCN表面に結合させる最適条件を検討した。原子間力顕微鏡画像から、TOCN表面にQDナノ粒子がイオン結合を介して分布していることが確認できた。また、QDの粒子径によってQD複合化TOCNの水分散液は、紫外線照射によって波長の異なる蛍光を発した。また、QD複合化TOCN水分散液をキャスト－乾燥して得られるフレキシブル透明フィルムについても、紫外線照射によって特異的な蛍光色を示すことが確認でき、TOCN/QD複合化物が蛍光フィルムとして利用可能であることが明らかになった。また、TOCNとQDの結合状態を赤外分光法によって検討したところ、カルボキシル基の全てがQDのアミン基と塩結合を形成しているのではなく、一部のカルボキシル基が塩結合することでQDナノ粒子をTOCN表面上に固定化していることが判明した。

我们实验室发现的TEMPO氧化纤维素纳米纤维（TOCN）经过环保的水基催化反应进行预处理，可以以低原纤化能量完全纳米分散，使其超细至约3纳米，这是一种新的纤维。已转化为结晶纤维素微纤维水平的生物基纳米材料。在这项研究中，我们利用一种特定的纳米结构，其中羧基的Na盐以高密度规则存在于TOCN的表面上，以创建与量子点（QD）的复合物，该复合物作为功能性纳米半导体材料而受到关注。开展旨在通过化学合成创造新型高性能材料的基础研究。制备表面带有胺基的QD材料作为样品，将带有质子化羧基的TOCN分散在水中，并通过中和反应利用TOCN表面羧基的盐形式将QD纳米颗粒键合到TOCN表面。为此研究了最佳条件。原子力显微镜图像证实QD纳米颗粒通过离子键分布在TOCN表面。此外，根据QD的粒径，QD复合TOCN的水分散体在紫外光照射下发出不同波长的荧光。此外，证实通过流延并干燥QD-复合TOCN水分散体而获得的柔性透明膜在用紫外光照射时表现出特定的荧光颜色，这表明TOCN/QD复合物可以用作荧光膜。变得清晰起来。此外，当利用红外光谱研究TOCN和QDs的键合状态时，发现并非所有的羧基都与QDs的胺基形成盐键，但一些羧基与QDs的胺基形成盐键发现 QD 纳米粒子固定在 TOCN 表面。

项目成果

All-cellulose composites reinforced with TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils

用 TEMPO 氧化纤维素纳米纤丝增强的全纤维素复合材料

• 发表时间: 2014
• 作者: Yang;Q.;Saito;T.;Isogai;A.
• 通讯作者: A.

Self-reinforced cellulose nanofibril/cellulose nanocomposites

自增强纤维素纳米原纤/纤维素纳米复合材料

• 发表时间: 2014
• 作者: Quanling Yang;Tsuguyuki Saito;Akira Isogai
• 通讯作者: Akira Isogai

Superior reinforcing effect of TEMPO‐oxidized cellulose nanofibrils

TEMPO氧化纤维素纳米纤丝的卓越增强效果

• 发表时间: 2014
• 作者: Quanling Yang;Tsuguyuki Saito;Akira Isogai
• 通讯作者: Akira Isogai

Chemical Structures of Alkylketene Dimer (AKD) at the AKD/Cellulose Interfaces

烷基烯酮二聚体 (AKD) 在 AKD/纤维素界面的化学结构

• 发表时间: 2014
• 作者: Quanling Yang;Miyuki Takeuchi;Tsuguyuki Saito;Akira Isogai
• 通讯作者: Akira Isogai

Superior reinforcement effect of cellulose nanofibrils in regenerated cellulose matrix

纤维素纳米原纤在再生纤维素基质中的优异补强效果

• 发表时间: 2014
• 作者: Quanling Yang;Tsuguyuki Saito;Akira Isogai
• 通讯作者: Akira Isogai