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用户分享:岛津XPS在生物质材料研究中的典型应用

发布时间:2024-05-31 阅读次数:89次

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生物质材料一般是指,以木材、竹材、农作物秸秆等农林废弃物为原料,经过物理、化学、生物等处理方法制备得到的绿色、环保、低碳的一种新材料,对缓解我国的能源紧缺,发展低碳经济,生物质能源有着越来越重要的作用。


南京林业大学现代分析测试中心,2012年购置了岛津的AIXS UItraDLD X射线光电子能谱仪,经过十多年的安全运行,累计测试样品数万个,在生物质材料测试中积累了较丰富的经验。在实际分析测试工作中,我们经常遇到的生物质材料有木质素、纤维素、生物质碳、木材等等。现结合实际工作与部分文献,和大家分享一下岛津XPS在生物质材料测试中的应用。


1纤维素Cellulose

纤维素是植物细胞壁主要组成成分,因而是自然界含量非常丰富的天然高分子聚合物之一。由于纤维素表面含有大量的自由活性羟基,利用XPS技术,我们可以在图1全谱中很直接地看到:纤维素的成分为C和O两种元素,对C 1s高分辨谱图做分峰处理后,其主要有C-C 、C-OH 、C=O/O-C-O。


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图1 纤维素



纳米纤维素膜改性处理

纳米纤维素膜经改性处理后,对膜表面进行XPS测试后,如图2,N 1s峰明显出现,说明成功加入了含N官能团。


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图2 纤维素膜改性


2木材Timber

为了将木材应用于功能器件载体,通过对木材表面处理,并利用XPS对C 1s 谱图分析,可以看到,经表面处理后(图3),C-C 峰明显减弱,C-OH成为最强主峰。


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图3 木材表面处理


图4中,木材表面经低温等离子体处理后,表面发生氧化,可有效改善木材表面的界面润湿性,通过对C 1s峰分析,发现随着处理时间的延长,含氧官能团明显增加。


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International Journal of Adhesion and Adhesive Volume 125, July 2023, 103435

图4 木材表面等离子体处理


3秸秆Straw

从图5全谱谱图中可以看到,农作物秸秆表面主要有C、N、O、Ca、 S 、P 、Si等元素,通过对P元素精细谱的扫描,可以看到P 2p 峰发生明显变化,秸秆的脱磷实验效果明显。


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图5 农作物秸秆


XPS能够对表面层或薄膜的组成和结构提供有价值的信息,表征出表面的元素组成、元素价态及半定量分析,广泛应用于材料、化工、轻工、生物等许多领域。依托本校林业工程“一流学科”优势,我们也将继续和岛津合作,共同研究并拓展XPS技术在生物质材料研究中的应用。


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本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。