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Injection of a mixture of HAuCl4 and cellulose dissolved in the ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium chloride [Bmim]Cl into aqueous NaBH4 leads to colloidal gold nanoparticle/cellulose hybrid precipitates. This process is a model example for a very simple and generic approach towards (noble) metal/cellulose hybrids, which could find applications in sensing, sterile filtration, or as biomaterials.
Hydrothermal carbonization (HTC) produces carbon-rich nano-micro size particles. In this study, magnetic hydrochar (MHC) was prepared from model compound cellulose by simply adding ferrites during HTC. The effects of ferrites on HTC were evaluated by characterizing solid MHC and corresponding process liquid. Additionally, magnetic stability of MHC was tested by magnetic susceptibility method. Finally, MHC was used as support media for anaerobic films in anaerobic digestion (AD). Ash-free mass yield was around 50% less in MHC than hydrochar produced without ferrites at any certain HTC reaction condition, where organic part of MHC is mainly carbon. In fact, amorphous hydrochar was growing on the surface of inorganic ferrites. MHC maintained magnetic susceptibility regardless of reaction time at reaction temperature 250 degrees C. Pronounced inhibitory effects of magnetic hydrochar occurred during start-up of AD but diminished with prolong AD times. Visible biofilms were observed on the MHC by laser scanning microscope after AD. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Der Adhäsionsprozess an Cellulosefasern sollte bis hin zur molekularen Ebene aufgeklärt werden. Zuerst wurde eine definierte Celluloseoberfläche durch Aufschleudern hergestellt und eingehend charakterisiert wurde. Die Beschaffenheit der Oberfläche ist stark abhängig von der Konzentration Celluloselösung, die für das Aufschleudern benutzt wurde. Für geringe Konzentrationen bildete sich ein Netzwerk von Cellulosefibrillen über die Siliziumoberfläche aus. In einem mittleren Bereich wurden geschlossene Filme mit Dicken zwischen 1,5 und ca. 10 nm erhalten. Diese Filme wiesen eine Rauhigkeit unter 2 nm auf, was der Größe eines Cellulosemoleküls entspräche. Mit höheren Konzentrationen wurden die Filme dicker und auch rauer. Die molekular glatten Cellulosefilme wurden zur Untersuchung der Adhäsionseigenschaften zwischen Celluloseoberflächen und ihrer Modifikation durch den Einfluss von Haftvermittlern (Polyelektrolyte) eingesetzt. Dafür wurde das Haftungsvermögen von Celluloseperlen auf der glatten Celluloseoberfläche analysiert. Die Adhäsion der Celluloseperlen hängt dabei von der Menge und von der Art des adsorbierten Polyelektrolyts ab. Geringe Polyelektrolytkonzentrationen ermöglichen wegen der teilweisen Bedeckung der Celluloseoberflächen eine Verstärkung der Haftvermittlung (Adhäsion). Höhere Konzentrationen an Polyelektrolyten bedecken die Celluloseoberfläche komplett, so dass die Symmetrie der Polyelektrolytadsorption entscheidend wird. Wenn Celluloseperlen und glatte Celluloseoberfläche gleichzeitig mit Polyelektrolyten beschichtet werden verringert sich bei hohen Konzentrationen die Adhäsion erheblich. Ein hohes Maß an Adhäsion wird dagegen erreicht, wenn nur eine der beiden gegenüberliegende Celluloseoberflächen separat beschichtet und dann in Kontakt mit der anderen gebracht Oberfläche wurde. Der Einfluss einer äußeren Kraft auf die haftenden Celluloseperlen wurde untersucht, um eine Aussage über die auftretenden Adhäsionskräfte machen zu können. Dafür wurde eine spezielle Strömungszelle entwickelt, mit der die Bewegung von Celluloseperlen beobachtet werden kann. Je nach Ausrichtung der Strömungszelle bewegten sich die Celluloseperlen unterschiedlich schnell. War die Strömungszelle horizontal ausgerichtet, wirkte zusätzlich zur Adhäsionskraft noch die Gravitation auf die Oberfläche, so dass hier eine wesentlich langsamere Durchschnittsgeschwindigkeit ermittelt wurde als für die Messungen in vertikaler Ausrichtung. Die Zugabe von verschiedenen Polyelektrolyten bei den Messungen mit der Strömungszelle hatte einen erheblichen Einfluss auf die Beweglichkeit der haftenden Celluloseperlen. Bei geringen Polyelektrolytkonzentrationen wurde das Potential der einzelnen Polyelektrolyten zur effektiven Haftvermittlung durch eine signifikant geringere Durchschnittsgeschwindigkeit der rollenden Celluloseperlen sichtbar. Aus der kritischen Anfangsgeschwindigkeit der rollenden Celluloseperlen wurde die Adhäsionsarbeit errechnet, die für die Bewegung nötig ist.
The analysis of the porosity of materials is an important and challenging field in analytical chemistry. The gas adsorption and mercury intrusion methods are the most established techniques for quantification of specific surface areas, but unfortunately, dry materials are mandatory for their applicability. All porous materials that contain water and other solvents in their functional state must be dried before analysis. In this process, care has to be taken since the removal of solvent bears the risk of an incalculable alteration of the pore structure, especially for soft materials. In the present paper, we report on the use of small-angle X-ray scattering (SAXS) as an alternative analysis method for the investigation of the micro and mesopores within cellulose beads in their native, i.e., water-swollen state; in this context, they represent a typical soft material. We show that even gentle removal of the bound water reduces the specific surface area dramatically from 161 to 109 m(2) g(-1) in cellulose bead sample type MT50 and from 417 to 220 m(2) g(-1) in MT100. Simulation of the SAXS curves with a bimodal pore size distribution model reveals that the smallest pores with radii up to 10 nm are greatly affected by drying, whereas pores with sizes in the range of 10 to 70 nm are barely affected. The SAXS results were compared with Brunauer-Emmett-Teller results from nitrogen sorption measurements and with mercury intrusion experiments.