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第1章 概论 1

1.1 纳米科学中的天然结构高分子及其特点 1

1.2 天然结构高分子功能材料研究进展 4

1.2.1 仿生纳米结构合成 6

1.2.2 溶胶-凝胶法 9

1.2.3 天然高分子制备生物模板 11

1.2.4 纤维素气凝胶 15

1.2.5 天然高分子作为软物质资源的高效利用 19

1.3 结论与展望 51

参考文献 53

第2章 天然结构高分子资源——从木材到海藻 76

2.1 生物质或废弃资源特征与高附加值利用 76

2.1.1 生物质的特征 76

2.1.2 生物质废弃物资源状况 78

2.1.3 生物质或废弃资源的高附加值利用 79

2.2 生物质构造学特征与生物质资源分布 86

2.2.1 竹类植物 88

2.2.2 藤类植物 108

2.2.3 灌木类植物 127

2.2.4 稻秸 149

2.2.5 麦秸 153

2.2.6 麻秆 161

2.2.7 棉秆 174

2.2.8 芦苇 178

2.2.9 玉米秸 185

2.2.10 高粱 189

2.2.11 甘蔗 193

2.2.12 海藻 203

2.3 生物质材料干燥工艺 222

参考文献 225

第3章 纤维素 234

3.1 纤维素化学结构及基本特性 234

3.1.1 纤维素分子结构 234

3.1.2 细胞壁中纤维素的生物合成 236

3.1.3 纤维素的聚集态结构 247

3.2 纤维素溶剂及溶解 251

3.2.1 纤维素溶剂 251

3.2.2 纤维素在离子液体中的溶解过程 252

3.2.3 纤维素在离子液体中的溶解机理 253

3.3 再生纤维素膜与水凝胶 256

3.3.1 离子液体中制备纤维素再生材料 256

3.3.2 离子液体中制备纤维素复合材料 257

3.4 再生纤维素气凝胶与大孔泡沫 258

3.5 纳米纤维素与纳米纤丝化纤维素 260

3.5.1 天然结构高分子的纳米纤丝化 260

3.5.2 纳米纤丝化纤维素 261

3.5.3 细菌纳米纤维素 263

3.5.4 纤维素纳米晶 264

3.6 纳米纤丝化纤维素膜、气凝胶与大孔泡沫 281

3.6.1 NFC气凝胶 283

3.6.2 NFC薄膜 290

3.6.3 NFC多孔泡沫材料 300

3.7 纤维素复合材料 317

3.7.1 纸浆纤维和NFC的生物复合材料 317

3.7.2 NFC和羟乙基纤维素（HEC）的生物复合材料 320

3.7.3 NFC/木葡聚糖复合泡沫 325

3.7.4 纤维素化学改性及其复合材料 325

3.7.5 以纳米纤维素为模板化学合成无机材料 348

3.7.6 多层级微纳结构超长二氧化钛纤维的制备与性能研究 355

3.8 纤维素碳材料 363

3.8.1 秸秆纤维素及其气凝胶的形成与功能化研究 363

3.8.2 制备碳基材料的工艺方法 372

3.8.3 秸秆纤维素碳气凝胶 376

参考文献 379

第4章 木质纤维素 414

4.1 木质纤维素基本结构 414

4.2 木质纤维素溶剂及溶解 415

4.3 木质纤维素水凝胶与气凝胶 417

4.3.1 实验与方法 419

4.3.2 表征测试与分析方法 421

4.3.3 结果与讨论 421

4.4 木质纤维素气凝胶结构组装理论 434

4.4.1 木质纤维素气凝胶结构组装机理 434

4.4.2 冷冻速率和解冻速率对结构组装的影响 437

4.5 木质纤维素气凝胶的应用前景 440

4.5.1 气凝胶的优异性能 440

4.5.2 木质纤维素气凝胶前景展望 442

参考文献 442

第5章 甲壳素 445

5.1 甲壳素化学结构及基本特性 445

5.2 甲壳素溶剂及溶解 446

5.2.1 无机化学物质溶剂体系 446

5.2.2 强酸及极性溶剂体系 446

5.2.3 强极性含氟溶剂 446

5.2.4 锂络合-溶解强极性溶剂体系 447

5.2.5 氯化钙（CaC12）-甲醇（MeOH）体系 447

5.3 甲壳素纳米晶与纳米纤丝化甲壳素 447

5.3.1 化学处理与超声法结合“自上而下”制备纳米纤丝化甲壳素 448

5.3.2 表征测试与分析方法 450

5.3.3 结果与讨论 451

5.4 纳米纤丝化甲壳素膜、气凝胶与大孔泡沫 457

5.4.1 NFCH高透明薄膜 457

5.4.2 NFCH柔性泡沫和介孔气凝胶 457

参考文献 460

第6章 功能性天然结构高分子气凝胶 463

6.1 引言 463

6.2 混晶钛酸盐纳米管（TDTNTs）-纤维素复合气凝胶材料的制备与性能研究 466

6.2.1 实验方法 466

6.2.2 光催化活性检测 468

6.2.3 表征测试与分析方法 469

6.2.4 结果与讨论 470

6.2.5 TDTNTs-纤维素气凝胶组装机理 475

6.3 锐钛矿TiO2-纤维素复合气凝胶（ATC气凝胶）的制备与性能研究 477

6.3.1 实验方法 478

6.3.2 光催化实验 478

6.3.3 表征测试与分析方法 479

6.3.4 结果与讨论 480

6.3.5 小结 483

6.4 疏水吸油NFC气凝胶 483

6.4.1 NFC气凝胶的疏水化处理 483

6.4.2 NFC气凝胶的形貌表征 483

6.4.3 疏水化NFC气凝胶的油水分离性能 484

6.4.4 小结 486

6.5 Ag-纤维素复合气凝胶制备及其抗菌性能研究 486

6.5.1 材料与方法 487

6.5.2 结果与讨论 488

6.5.3 气凝胶的形成机理 491

6.5.4 小结 492

参考文献 492