摘 要

ABSTRACT III

第一章 综述 1

1.1 纳米晶的定义与来源 1

1.2 纳米晶的物理与化学性质 2

1.3 纳米晶的制备方法 4

1.3.1 纳米纤维素 4

1.3.2 纤维素纳米晶体 4

1.3.3 细菌纳米纤维素 6

1.4 纳米晶的应用 7

1.4.1 壳聚糖通过芳基重氮自粘层共价接枝到不锈钢上 7

1.4.2 纳米晶的其他应用 9

1.5 课题设计和研究意义 10

第二章 实验部分 11

2.1 实验仪器与试剂 11

2.2 实验内容 11

2.2.1 纳米晶的制备 11

2.2.2 纳米晶的表征 12

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 红外光谱 13

3.2 扫描电子显微镜（SEM） 13

3.3 葡甘聚糖纳米晶分子量的测定 14

3.4 X-射线衍射图谱（XRD） 15

3.5 Zeta电位图谱 15

3.6 小结 16

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致谢 21

摘 要

纳米技术已成为现代社会的常用术语，这个术语已经跨越了科学界的界限，现在出现在如今的市场，药店，电脑，智能手机等领域。2009年，纳米技术产品的全球市场规模已经达到2540亿美元左右，这一数字每三年翻一番，到2020年达到3万亿美元左右。1纳米级指的是10^-9米的数量级。

而纤维素纳米晶体最具特色之一是它的每个单体带有三个羟基。这些羟基形成氢键的能力在纤维状和半结晶填料的形成中起主要作用，它决定了高粘性材料的高度物理性质。在自然界中，纤维素不是作为一个孤立的单个分子出现的，而是作为独立的纤维素链形成纤维的组装发现的。这是因为纤维素被合成为单个分子，它们在生物合成的位点以分层次序进行纺丝。

我们用在硫酸溶液中水解葡甘聚糖随后真空冷冻干燥的方法成功制备出了葡甘聚糖纳米晶体，结合现有文献资料，通过红外光谱，扫描电子显微镜（SEM），渗透凝胶色谱仪，X-射线衍射图谱（XRD），Zeta电位图谱验证了结构。

因时间有限，我们没有进行该材料应用的研究，但如文献所报道的其他纤维素纳米晶体类似，相信它会在金属防腐纳米涂层，重金属离子吸附等领域有着重要的应用，这对纤维素纳米晶体的研究发展具有深远影响和重大意义。

关键词：纤维素纳米晶 葡甘聚糖 X射线衍射 扫描电子显微镜

ABSTRACT

Nanotechnology has become a common term in modern society. This term has crossed the boundaries of the scientific community and now appears in today's markets, pharmacies, computers, and smartphones. In 2009, the global market size of nanotechnology products has reached about 254 billion U.S. dollars. This figure has doubled every three years and will reach about 3 trillion U.S. dollars by 2020. 1 nanometer refers to the order of 10^-9 meters.

One of the most unique features of cellulose nanocrystals is that it has three hydroxyl groups per monomer. The ability of these hydroxyl groups to form hydrogen bonds plays a major role in the formation of fibrous and semi-crystalline fillers, which determine the high physical properties of highly viscous materials. In nature, cellulose does not appear as a single isolated molecule but is found as an assembly of independent cellulose chain-forming fibers. This is because cellulose is synthesized as a single molecule and they are spun in a hierarchical order at the site of biosynthesis.

We successfully prepared glucomannan nanocrystals by hydrolyzing glucomannan in sulphuric acid solution followed by vacuum freeze-drying. Combined with existing literature, we used infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and infiltration gel chromatography. X-ray diffraction (XRD) and Zeta-potential spectra confirmed the structure.

Due to limited time, we did not conduct research on the application of this material, but similar to other cellulose nanocrystals reported in the literature, it is believed that it will have important applications in the field of metal anti-corrosion nano-coatings, heavy metal ion adsorption, etc. The research and development of nanocrystals have far-reaching impact and great significance.

KEYWORDS: Cellulose nanocrystalline; glucomannan; X-ray diffraction；Scanning electron microscope

第一章 综述

1.1 纳米晶的定义与来源

纳米技术已成为现代社会的常用术语，这个术语已经跨越了科学界的界限，现在出现在如今的市场，药店，电脑，智能手机等领域。2009年，纳米技术产品的全球市场规模已经达到2540亿美元左右，这一数字每三年翻一番，到2020年达到3万亿美元左右^[1]。1纳米级指的是10^-9米的数量级。根据定义，具有从约1 nm至100 nm范围内的至少一个线性维度的材料被称为纳米材料。这个定义与纳米粒子有所区别，纳米粒子是所有三个外部尺寸纳米尺度的纳米物体^[2]。回顾近期胶体纳米粒子分散，纯化和组装的趋势，突出了许多与聚合物借鉴的想法相类似的类比^[3]。

纳米复合材料是一种多相固体材料，其中一个相在纳米尺度上具有一个，两个或三个尺寸，小于100 nm。纳米复合材料由于纳米尺寸效应而显示出独特性能，与传统复合材料相比即使在低填料含量下也是如此。事实上，纳米填料具有很强的增强作用，研究也表明它们对阻隔性能有积极影响。然而，几十年来，科学家们已经用不可再生的无机填料进行了研究。越来越多的环境问题导致调查可再生资源在这种应用中的潜在用途。

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