天津大学Quan-Hong Yang课题组--纤维素纳米纤维/氧化石墨烯晶胶的pH-相关的形貌控制

这里通过单向冷冻干燥（UDF）方法，从二元分散体系，含有50 wt％的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基，自由基介导的氧化纤维素纳米纤维（TOCN），和50 wt％氧化石墨烯（GO），制备了多级结构的晶胶。发现溶胶的pH值增加，通过增加静电排斥力可以使两种成分更好地分散，同时凝胶网络逐渐弱化，从而在UDF工艺中获得微型薄片冰。在5.2的pH下，实现了TOCN和GO的最佳自聚集和分散，此时获得最强TOCN-GO相互作用，使其成为常规的微蜂窝结构。该工作提出了一种解释冷冻凝胶形成的两方面机制，结果表明，最强TOCN-GO相互作用和分散体复合物的高亲和力对于沿冷冻方向获得微蜂窝形貌是必不可少的两个条件。此外，通过链接相应的前驱体溶胶的微观结构和流变性，预测了通过UDF过程获得的TOCN-GO冷冻凝胶的微观结构。

Figure 1. 在不同pH值下，由TOCN/GO混合溶胶制备得晶胶的SEM截面照片。 a）CG-TOCN/GO-4.0， b）CGTOCN/GO-5.2， c）CG-TOCN/GO-6.4， d）CG-TOCN/GO-10.4。每个面板中的插图是相应晶胶的光学图像。

Figure 2. TOCN和GO中pH相关的Zeta电位变化。

Figure 3. 在不同pH值下，TOCN/GO混合溶胶微结构的3D激光扫描共聚焦图像。a）MS-TOCN/GO-4.0。b）MS-TOCN/GO-5.2。c）MS-TOCN/GO-6.4。d）MS-TOCN/GO-10.4。在这些图像中，红色区域代表GO，而TOCN纤维被标记为透明。

Figure 4. 不同pH值下TOCN/GO混合溶胶的流变特性。a）频率扫描和b）剪切应力扫描测试。

该研究工作由天津大学Quan-Hong Yang课题组，和加拿大卡尔加里大学Milana Trifkovic团队于2020年发表在Small期刊上。原文：pH-Dependent Morphology Control of Cellulose Nanofiber/Graphene Oxide Cryogels。