通过依次预处理和水解方法，从稻壳中制备纳米纤维素片材并对其进行表征

《Scientific Reports》：Development and characterization of nanocellulose sheets from rice husk through sequential pretreatment and hydrolysis

　　

摘要

纳米纤维素因其出色的机械强度、生物降解性和广泛的工业应用性而成为一种有前景的生物材料。稻壳是一种富含纤维素、半纤维素和木质素的农业废弃物，是生产纳米纤维素的经济且可持续的原料。稻壳经过一系列预处理工艺，包括热水浸渍、苛性钠浸渍、醋酸浸渍、碱处理和漂白，逐步去除半纤维素、木质素和其他杂质。纯化的纤维素随后用硫酸进行水解以获得纳米纤维素，再经过反复洗涤、4000转/分钟的离心和60°C的干燥。所合成的材料通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和能量分散X射线光谱（EDX）进行了表征。预处理步骤有效地去除了稻壳中的木质素，富集了纤维素成分，这从纤维形态的逐步变化中可以明显看出。硫酸水解产生了纳米级的纤维素纤维，这些纤维在干燥后聚集成了薄片状结构。SEM显微图显示了直径在80至100纳米之间的致密纤维网络，而FTIR确认了纤维素特征官能团的保留。EDX分析显示其元素组成与纯纤维素一致（C 54.52 wt%，O 45.48 wt%），证明了合成纳米纤维素的高化学纯度。此外，吸湿性分析表明，纳米纤维素的吸湿性显著低于纤维素，证实了其在潮湿条件下的优异尺寸稳定性。本研究展示了一种通过化学预处理和可控水解将稻壳转化为纳米纤维素片材的可持续且高效的方法。所得纳米纤维素具有高纯度和明确的纳米级形态，凸显了其在生物聚合物、包装、环境修复和先进材料工程领域的应用潜力。