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随着化石资源的枯竭以及环境的日益恶化，寻求一种可部分替代化石资源的可再生资源势在必行。与此同时，生物质资源储量大、来源广泛，被认为是最具潜力的一种可再生资源。木质素作为自然界中第二丰富的天然高分子聚合物，也是含量最多的芳香族化合物，拓展其应用途径具有非常重要的意义。木质素基纳米材料以其绿色、可持续的特性在功能材料领域受到广泛关注，然而，如何控制木质素纳米粒子的形貌、尺寸以及保持长期稳定性是一个挑战。木质素磺酸盐（LS）作为一种重要的木质素衍生物，其广泛的分子量分布导致其在生物质基材料领域的利用严重不足。本研究中，利用不同乙醇/水体系对LS进行分级，并对各级分的分子量和化学结构进行表征。以LS级分为原料，通过反溶剂自吸附的方法制备得到尺寸均一、长期稳定的木质素纳米球和纳米棒。此外，通过金属离子的螯合作用机理实现了LS纳米粒子微观形貌的调控，该研究成果对于拓展木质素基纳米材料的应用具有重要意义。
（1）通过不同比例的乙醇和水实现木质素磺酸盐的分级。使用90%、70%和40%的乙醇/水溶液对LS进行连续分级，得到级分LS90、LS70和LS40。此种方法绿色简单，分离高效，总得率为94.4%，其中LS70得率最高为68.6%。利用元素分析、红外光谱、分子量分析、官能团含量分析以及糖含量分析对各级分进行了表征。结果表明：通过水和乙醇体系可以实现木质素磺酸盐各级分的高效分离，LS90、LS70、LS40分子量依次增大，均具有相对较小的多分散系数（PDI为1.5~3.6）；S含量、磺酸根官能团以及甲氧基官能团的含量随分子量的增加而增加，酚羟基官能团以及糖含量随分子量的增加而减少。
（2）通过反溶剂透析的方法，将不同级分的LS（LS90、LS70、LS40）通过自吸附重组装的过程制备木质素磺酸盐纳米颗粒。利用SEM、TEM、EDS、粒径分析、Zeta电位以及紫外光谱对纳米颗粒进行了研究。结果表明：LS纳米颗粒呈球形，粒径分布不均匀，且当LS浓度>1.5mg/mL时，纳米球在乙醇溶液中的稳定性较差，易形成沉淀；相反，分级后的木质素磺酸盐用于制备纳米材料则展示出明显优势。对于LS90，由于半纤维素在LS90周围形成大量的表面电荷，阻碍了芳香结构间的π-π相互作用，导致其难以形成纳米颗粒；对于LS70，其在水溶液中的椭球型构象在自组装过程中随机聚集，形成了尺寸小、均匀分散的纳米球，其中最小的纳米球粒径可以分布在28.3nm；对于大分子量的LS40，其在自吸附重组装过程中沿椭球体的长侧面聚集，最终导致棒状纳米粒子的形成，其尺寸长约200~600nm，宽约30~50nm。通过分级-自吸附形成的木质素磺酸盐纳米颗粒，LS70纳米球和LS40纳米棒，均展示出优异的稳定性。在一定的温度范围内（20~60℃）和常见的有机溶剂（甲醇、γ-戊内酯、异丙醇）中，二者均展示出良好的长期稳定性；此外，通过高速离心可以实现固体纳米颗粒的分离。
（3）通过金属离子的螯合作用实现LS40纳米粒子微观形貌的调控。研究发现：通过添加不同种类（CaCl2、NaCl）及不同比例（3%、5%、7%、10%）的金属离子，可以对LS40纳米颗粒的形貌进行调控。具有螯合作用的金属离子（Ca2+）可以影响LS40初始构象，使其原本椭球形的构型发生弯曲，LS40在吸附过程中包裹在Ca2+周围，透析处理后形成均一稳定的球形纳米颗粒；当加入的Ca2+浓度逐渐增加，形成的纳米球的比例逐渐增加，同时纳米棒的尺寸并未发生明显改变。继续增加Ca2+浓度至10%，LS40中不再有纳米棒形成，此时LS40级分全部形成粒径约为207.8nm的木质素纳米球；相反，不具备螯合作用的NaCl并未对纳米棒的形貌造成影响，其不同的添加比例对纳米棒的长度和宽度影响并不明显。此外，通过Ca2+螯合作用形成的纳米球在不同有机溶剂（甲醇、γ-戊内酯、异丙醇）体系和室温（25℃）存放60天后均表现出长期稳定性。
（1）通过不同比例的乙醇和水实现木质素磺酸盐的分级。使用90%、70%和40%的乙醇/水溶液对LS进行连续分级，得到级分LS90、LS70和LS40。此种方法绿色简单，分离高效，总得率为94.4%，其中LS70得率最高为68.6%。利用元素分析、红外光谱、分子量分析、官能团含量分析以及糖含量分析对各级分进行了表征。结果表明：通过水和乙醇体系可以实现木质素磺酸盐各级分的高效分离，LS90、LS70、LS40分子量依次增大，均具有相对较小的多分散系数（PDI为1.5~3.6）；S含量、磺酸根官能团以及甲氧基官能团的含量随分子量的增加而增加，酚羟基官能团以及糖含量随分子量的增加而减少。
（2）通过反溶剂透析的方法，将不同级分的LS（LS90、LS70、LS40）通过自吸附重组装的过程制备木质素磺酸盐纳米颗粒。利用SEM、TEM、EDS、粒径分析、Zeta电位以及紫外光谱对纳米颗粒进行了研究。结果表明：LS纳米颗粒呈球形，粒径分布不均匀，且当LS浓度>1.5mg/mL时，纳米球在乙醇溶液中的稳定性较差，易形成沉淀；相反，分级后的木质素磺酸盐用于制备纳米材料则展示出明显优势。对于LS90，由于半纤维素在LS90周围形成大量的表面电荷，阻碍了芳香结构间的π-π相互作用，导致其难以形成纳米颗粒；对于LS70，其在水溶液中的椭球型构象在自组装过程中随机聚集，形成了尺寸小、均匀分散的纳米球，其中最小的纳米球粒径可以分布在28.3nm；对于大分子量的LS40，其在自吸附重组装过程中沿椭球体的长侧面聚集，最终导致棒状纳米粒子的形成，其尺寸长约200~600nm，宽约30~50nm。通过分级-自吸附形成的木质素磺酸盐纳米颗粒，LS70纳米球和LS40纳米棒，均展示出优异的稳定性。在一定的温度范围内（20~60℃）和常见的有机溶剂（甲醇、γ-戊内酯、异丙醇）中，二者均展示出良好的长期稳定性；此外，通过高速离心可以实现固体纳米颗粒的分离。
（3）通过金属离子的螯合作用实现LS40纳米粒子微观形貌的调控。研究发现：通过添加不同种类（CaCl2、NaCl）及不同比例（3%、5%、7%、10%）的金属离子，可以对LS40纳米颗粒的形貌进行调控。具有螯合作用的金属离子（Ca2+）可以影响LS40初始构象，使其原本椭球形的构型发生弯曲，LS40在吸附过程中包裹在Ca2+周围，透析处理后形成均一稳定的球形纳米颗粒；当加入的Ca2+浓度逐渐增加，形成的纳米球的比例逐渐增加，同时纳米棒的尺寸并未发生明显改变。继续增加Ca2+浓度至10%，LS40中不再有纳米棒形成，此时LS40级分全部形成粒径约为207.8nm的木质素纳米球；相反，不具备螯合作用的NaCl并未对纳米棒的形貌造成影响，其不同的添加比例对纳米棒的长度和宽度影响并不明显。此外，通过Ca2+螯合作用形成的纳米球在不同有机溶剂（甲醇、γ-戊内酯、异丙醇）体系和室温（25℃）存放60天后均表现出长期稳定性。