Целлюлозные нанокристаллы: предварительная обработка, стратегии получения и поверхностная функционализация

Целлюлозные нанокристаллы (ЦНК) привлекли большой интерес исследователей из академической и промышленной среды благодаря своим интересным структурным особенностям и уникальным физико-химическим свойствам, таким как высокая механическая прочность, большая удельная поверхность, наличие множества гидроксильных групп для химической модификации, низкая плотность и биоразлагаемость. ЦНК являются перспективными для применения в различных областях, включая биомедицину, электронные устройства, очистку воды, нанокомпозиты и мембраны. Кроме того, продолжается активное развитие методов выделения и поверхностной модификации целлюлозных нанокристаллов, чтобы удовлетворить растущий спрос производителей на материалы на основе целлюлозных нанокристаллов. В данном обзоре обобщены основы наноцеллюлозы, получаемой из лигноцеллюлозной биомассы, а также последние достижения в области выделения и получения целлюлозных нанокристаллов и различных методов их поверхностной модификации. Рассмотрены разные типы реакций модификации целлюлозы, включая ацетилирование, окисление, этерификацию, этерификацию по гидроксильным группам через простые эфиры, образование ионных пар, водородное связывание, силанирование, реакции нуклеофильного замещения и другие. Также представлены механизмы реакций поверхностной функционализации и рассмотрено их влияние на протекание реакций. Кроме того, для начинающих в этой области рассмотрены основные соотношения между целлюлозой и различными формами наноцеллюлозы.