【摘 要】
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氯化钠(NaCl)作为一种常见的离子晶体,是人类生命中必不可少的食物,又是多种工业化学品的生产原材料。氯化钠的摄入量与身体健康密切相关。目前,高食盐摄入,已成为困扰全世界的健康难题。高盐饮食极易引发高血压、冠心病等心脑血管疾病,增加糖尿病患病的风险,影响智力水平和免疫系统。食用过量的加碘盐,还会由于碘超标而引发甲状腺疾病。高盐摄取与NaCl的尺寸和结块有关。尺寸为几百微米的食盐颗粒极易吸收水蒸气而
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氯化钠(NaCl)作为一种常见的离子晶体,是人类生命中必不可少的食物,又是多种工业化学品的生产原材料。氯化钠的摄入量与身体健康密切相关。目前,高食盐摄入,已成为困扰全世界的健康难题。高盐饮食极易引发高血压、冠心病等心脑血管疾病,增加糖尿病患病的风险,影响智力水平和免疫系统。食用过量的加碘盐,还会由于碘超标而引发甲状腺疾病。高盐摄取与NaCl的尺寸和结块有关。尺寸为几百微米的食盐颗粒极易吸收水蒸气而发生潮解,颗粒与颗粒之间融合形成晶桥,从而导致严重的结块。结块不仅增加了食盐的存储成本,而且给人们日常生活带来不便。本论文的研究意义:合成表面具有膳食纤维包裹的亚微米级食盐,从而阻止亚微米粒子之间形成晶桥,利于亚微米盐的长期存储。通过控制膳食纤维在粒子表面的吸附差异可以诱导合成不同形貌的NaCl亚微米粒子。此外,利用纳米粒子比表面积大、暴露高能晶面的特点,能够极大增大NaCl溶解速率,从而在保证人类味觉感受相同的情况下,一定程度上减少盐的摄入量。本论文的具体工作分为以下两个部分。在第一部分工作中,我们以醋酸纤维素、乙基纤维素、醋酸丁酸纤维素为配体,乙二醇、甲醇或水为良溶剂,四氢呋喃和异丙醇的混合溶剂为不良溶剂,利用反沉淀法可以成功制备立方体、球形、花状、六角枝杈形、菱形十二面体的NaCl亚微米粒子。通过研究NaCl亚微米粒子的晶体结构发现,制备的亚微米粒子均为单晶,且在上述晶体形貌中高能晶面的占比是依次增多的。通过实验发现异丙醇的加入可以调控纤维素的溶解度,从而影响纤维素对NaCl形貌的调控作用,得到不同形貌的NaCl粒子。第二部分工作中,我们证明了带有酯基或醚键官能团的纤维素与NaCl之间存在离子-偶极相互作用力,并通过密度泛函理论(DFT)模拟了两种官能团在NaCl不同晶面吸附能的差异。我们利用环境扫描电子显微镜,分析了NaCl粒子的潮解过程及抗湿、抗结块的性质。结果发现由于NaCl粒子表面包裹有纤维素,其中纤维素的酯基或醚键可以和水分子形成氢键,从而减少水分子与NaCl表面的接触,进而阻碍NaCl亚微米晶体的结块,因此纤维素稳定的NaCl亚微米粒子表现出良好的抗湿性能。此外,我们还应用NaCl亚微米粒子作为一种易去除的硬模板制备了二氧化硅亚微米材料。综上所述,我们利用纤维素制备NaCl亚微米粒子,并利用纤维素支链的酯基或醚键对NaCl不同晶面吸附能的不同,调控了NaCl亚微米粒子的形貌。包裹了纤维素的NaCl亚微米粒子具有抗湿、抗结块性质,具有潜在的应用价值。
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