DOI: 10.1007/s10570-022-05008-4

CNF基材料已发展成为当前全球研究和开发的热点，而制备成本高和工业化难度大限制了其大规模应用。因此，如何高效、绿色地制备CNFs仍然是推动CNF基材料发展的关键挑战。在这项工作中，研究者提出了一种从未漂白的硫酸盐纸浆（UBKP）中直接提取纤维素纳米纤维（CNFs）的低能耗方法，同时通过高锰酸钾氧化实现脱木素和脱纤。值得一提的是，纸浆中残留的木质素和半纤维素在氧化过程中也转化为活性成分，这可以促进脱纤（0.3-1h内有效实现纳米纤维化）。同时，活化后的残余木质素显著改善了UBCNF薄膜的性能，尤其是拉伸强度（应力达到151MPa，弹性模量为4.1GPa）。最后，将UBCNFs用作环保型纸张增强剂，仅添加3%的UBCNFs就能达到显著的增强效果（拉伸强度、断裂强度和撕裂强度分别增加17.37%、17.36%和16.20%，亮度从72.34%提高到74.89%）。

图1.UBKP（A）和UBCNFs（B）的形态，氧化脱木素和脱纤过程的方案（C,D），以及脱纤过程中酚/非酚木质素氧化降解的可能机制（E）

图2.UBCNFs的TEM图像和尺寸统计（A-C分别为反应0.3h、1h和2h的产物，从左至右为不同反应时间获得的UBCNFs的TEM图像、直径和长度）

图3.UBKP和UBCNFs的XRD（A）和FT-IR光谱（B），UBKP和UBCNF薄膜的拉伸强度（C）和光学性能（D）

图4.UBKP和制备的UBCNFs的XPS光谱

图5.加入不同量的UBCNFs后，亮度（A）、拉伸强度及其增量（B）、断裂强度及其增量（C）、撕裂强度及其增量（D）

图6.添加了UBCNFs（A-F分别对应于0%、1%、2%、3%、5%和10%的CNF添加量）的纤维素纸张表面的典型SEM显微照片，以及纸中纤维缠结和CNF增强的组合效应示意图（G）