[发明专利]一种中空开口木质素纳米球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中空开口木质素纳米球的制备方法，以及由该方法制备的中空开口木质素纳米球。

背景技术

中空纳米或微米球展示较低密度、较高比表面积和较好的表面渗透性能。它们在运输载体、催化剂、涂层和复合材料等方面具有潜在应用价值。当用于药物输送时，相比密实结构的实心球，空心球拥有较高的载药率。许多研究都为了制备可控组成成分、结构和性能的空心球。中空开口球体作为一种新的中空结构受到广泛关注。当前已有制备开口中空球体的报道中，主要采用的是有机聚合物和无机氧化物，例如聚苯乙烯、聚丙烯酰胺-乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯/聚二乙烯基苯、聚苯乙烯/聚3,4-乙撑二氧噻吩、聚硅氧烷、二氧化钛和二氧化硅。

随着能源问题和环境污染问题的突出，开发绿色且来自可再生原料的制备工艺受到广泛关注。木质素作为仅次于纤维素的可再生原料，属于由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键连接构成的具有三维空间结构的高分子聚合物。由于其结构复杂，不同种类木质素结构性能差异大，传统上被认为是一种制浆造纸废料或低价值副产品。然而，由于木质素具有较好的生物降解、生物兼容性和低毒性，木质素作为一种可再生生物质原料日益受到广泛关注。纳米木质素为木质素产品高附加值利用提供了一种新的途径。中国专利CN 102002165A、CN 103145999A、CN 103254452A和CN 104497322A分别提出采用超临界反溶剂法、高压均质法、无机酸和交联剂法和液相沉积法制备了纳米木质素，但获得的纳米木质素均为无规形貌，且不具备中空结构。本发明所述方法简单，条件温和，所制备的生物基纳米球具有中空开口结构，且粒径、开口和中空直径可调。

发明内容

本发明的目的是提供一种中空开口木质素纳米球的制备方法。该方法以工业木质素为原料制备中空开口木质素纳米球。该发明制备方法简单，条件温和，所制备的中空开口纳米球具有粒径、开口和中空直径可调。

本发明的技术方案为：一种中空开口木质素纳米球的制备方法。步骤为：第一步，将适量的木质素原料加入到有机溶剂中溶解。第二步，在适当的搅拌速度下，将去离子水以适量的速度滴加到有机溶液中，或将溶有木质素的有机溶液以适量的速度滴加到去离子水中，中空开口纳米球缓慢形成。第三步，将悬浮液转移到透析袋中进行透析，除去残余有机溶剂。第四步，将透析后的悬浮液进行冷冻干燥，最终得到中空开口木质素纳米球的粒径为50~600 nm。

所述的木质素原料为酶解木质素、碱木质素、高沸醇木质素、木质素磺酸盐中的任一种。

所用有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺中的任一种。

第一步中，滴定前木质素的浓度为0.4~6 mg/mL。

第二步中，搅拌速度为300~1500 rpm，滴加速度为0.5~6 mL/min，最终溶液中水与有机溶剂的体积比为2~7。

第三步中，透析时间为12~48 h。

附图说明

图1是实施例8条件下，激光光粒度仪测得的中空开口木质素纳米球粒径分布图，平均粒径为150.4 nm。

图2是实施例1条件下，激光光粒度仪测得的中空开口木质素纳米球粒径分布图，平均粒径为150.4 nm。

图3是实施例1条件下，中空开口木质素纳米球的扫描电子显微镜照片。

图4是实施例1条件下，中空开口木质素纳米球的透射电镜照片。

图5是实施例1条件下，中空开口木质素纳米球和木质素原料的红外光谱图，可以看出制备前后特征峰未发生变化，说明制备前后未发生任何化学反应。

具体实施方式

将适量的木质素原料加入到有机溶剂中溶解。然后，在适当的搅拌速度下，将去离子水以适量的速度滴加到有机溶液中，中空开口纳米球缓慢形成。随后，将悬浮液转移到透析袋中进行透析，除去残余有机溶剂，最终得到中空开口木质素纳米球的粒径为50~600 nm。

所述的木质素原料为碱木质素、高沸醇木质素、酶解木质素中的任一种。

所用有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺中的任一种。

滴定前木质素的浓度为0.4~6 mg/ml, 搅拌速度为300~1500 rpm，滴加水的速度为0.5~6 ml/min，最终溶液中水与有机溶剂的体积比为2~7，透析时间为12~48 h。

实施例1：