Исследование структуры порошковых наноцеллюлоз, выделенных из промышленных отходов, методами рентгеновской дифракции и компьютерного моделирования
Russian Science Foundation , 25-22-00475
Прусский А.И.
1, Токко О.В.
1, Кадетова А.В.
1, Котельникова Н.Е.
2, Киселев В.В.
11Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия
2Филиал федерального государственного бюджетного учреждения "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова национального исследовательского центра "Курчатовский институт" --- Институт высокомолекулярных соединений, Гатчина, Ленинградская обл., Россия
Email: prusskiiandrey@gmail.com, solvak@yandex.ru, ttyc9@mail.ru, xatab3451@gmail.com
Поступила в редакцию: 2 августа 2025 г.
В окончательной редакции: 26 сентября 2025 г.
Принята к печати: 21 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 5 января 2026 г.
Впервые проведены структурные исследования порошковых образцов наноцеллюлозы (НЦ), выделенных из макулатурной массы (отходов газетной бумаги и картона). Установлено, что структура образцов НЦ соответствует антипараллельной модели целлюлозы Iβ. Степень кристалличности образцов, определенная модифицированным методом Руланда, составила ~64 %, что ниже аналогичных показателей порошковых целлюлоз, выделенных из волокнистых отходов растительных целлюлоз - льняного волокна и древесной лиственной отбеленной целлюлозы. Наибольший размер области когерентного рассеяния наблюдался вдоль оси роста фибрилл [001], что указывает на вытянутую морфологию кристаллитов. Методом компьютерного моделирования показано, что соответствие экспериментальных и теоретических кривых рассеяния достигается суперпозицией нескольких типов кластеров с различным уровнем упорядоченности. Ключевые слова: природные полимеры, рентгеноструктурный анализ, ОКР, степень кристалличности, компьютерное моделирование.
- N. Lasrado, J. Reddy. Rev. Med. Virol., 30 (6), 1 (2020). DOI: 10.1002/rmv.2131
- K. Oksman, Y. Aitomaki, A.P. Mathew, G. Siqueira, Q. Zhou, S. Butylina, S. Tanpichai, X. Zhou, S. Hooshmand. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., 83, 2 (2016). DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.10.041
- E.C. Emenike, K.O. Iwuozor, O.D. Saliu, J. Ramontja, A.G. Adeniyi. Carbohydr. Polym. Technol. Appl., 6, 100337 (2023). DOI: 10.1016/j.carpta.2023.100337
- Z. Li, D.A. Hensher, B. Zhou. Data Sci. Manag., 1 (1), 1 (2021). DOI: 10.1016/j.dsm.2020.12.001
- R.H. Atalla, D.L. Vanderhart. Solid State Nucl. Magn. Reson., 15 (1), 1 (1999). DOI: 10.1016/S0926-2040(99)00042-9
- M.H. Hussin, D. Trache, C.T.H. Chuin, et al. In Sustainable Polymer Composites and Nanocomposites, ed. by Inamuddin et al. (Springer Nature, Switzerland AG, 2019), p. 37. DOI: 10.1007/978-3-030-05399-4_2
- D.E. Ciolacu, F. Ciolacu, V.I. Popa. Cellulose Chem. Technol., 45 (1-2), 13 (2011)
- Y. Nishiyama, J. Sugiyama, H. Chanzy, P. Langan. J. Am. Chem. Soc., 125 (47), 14300 (2003). DOI: 10.1021/ja037055w
- А.М. Михаилиди, Sh. Karim Saurov, В.И. Маркин, Н.Е. Котельникова. Химия растительного сырья, 2, 27 (2018)
- P. Lu, Y.-L. Hsieh. Carbohydr. Polym., 82 (2), 329 (2010). DOI: 10.1016/j.carbpol.2010.04.073
- Y. Habibi, L.A. Lucia, O.J. Rojas. Chem. Rev., 110 (6), 3479 (2010). DOI: 10.1021/cr900339w
- S. Beck-Candanedo, M. Roman, D.G. Gray. Biomacromolecules, 6 (2), 1048 (2005). DOI: 1021/bm049300p
- M. Rajinipriya, M. Nagalakshmaiah, M. Robert, S. Elkoun. ACS Sustainable Chem. Eng., 6 (3), 2807 (2018). DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b03437
- T. Owoyokun, C.M. Perez Berumen, A. Marti nez Luevanos, et al. Biointerface Res. Appl. Chem., 11 (4), 11797 (2021). DOI: 10.33263/BRIAC114.1179711816
- W.W. Ruland. Acta Cryst., 14, 1480 (1961). DOI: 10.1107/S0365110X61003429
- M.A. Torlopov, V.I. Mikhaylov, E.V. Udoratina, L.A. Aleshina, A.I. Prusskii, N.V. Tsvetkov, P.V. Krivoshapkin. Cellulose, 25, 1031 (2018). DOI: 10.1007/s10570-017-1624-z
- Д.А. Яценко, Т.Б. Медведева. Журнал структурной химии, 60 (9), 1460 (2019). DOI: 10.26902/JSC_id46197
- A. Thygesen, J. Oddershede, H. Lilholt, A.B. Thomsen, K. Stahl. Cellulose, 12, 563 (2005). DOI: 10.1007/s10570-005-9001-8
- Л.А. Алешина, О.Н. Шиврин. Рентгеновский анализ кристаллов. Теория и результаты дифракционных исследований (Palmarium Academic Publishing, Republic of Moldova, 2012)
- M. Khandelwal, A.H. Windle, N. Hessler. J. Mater. Sci., 51, 4839 (2016). DOI: 10.1007/s10853-016-9783-0
- M. Khandelwal. Structure and processing of fibrous cellulose: bacterial and ascidian material (doctoral thesis, Apollo --- University of Cambridge Repository, 2013), DOI: 10.17863/CAM.14271
- K. Cheng, J. Catchmark, A. Demirci. J. Biol. Eng., 3 (12), 1 (2009). DOI: 10.1186/1754-1611-3-12
- S.K. Saurov, K. Svedstrom, N. Kotelnikova. Cellulose Chem. Technol., 53 (9), 885 (2019). DOI: 10.35812/CelluloseChemTechnol.2019.53.86
- Л.А. Алёшина, А.Д. Фофанов. Рентгеноструктурный анализ аморфных материалов (Изд-во "ПетрГУ", Петрозаводск, 1987)
- Программа "Метод Ритвельда" N 2006610292 от 27.03.2006, Программный комплекс PDWin 4.0. НПО "Буревестник", СПб., (2004)
- C. Driemeier. Cellulose, 21, 1065 (2014). DOI: 10.1007/s10570-013-9995-2
- A.I. Prusskii, L.A. Aleshina. Polymer Sci. Ser. A, 58, 386 (2016). DOI: 10.1134/S0965545X16030147
- O. Borgen, Chr. Finbak. Acta Chem. Scand., 8, 829 (1954)
- B.E. Warren. X-ray Diffraction (Addison-Wesley, Reading, MA, 1969)
- D.V. Gromyko, A.I. Prusskii, O.V. Tokko, N.E. Kotel'nikova. Russ. J. Bioorg. Chem., 50 (7), 2765 (2024). DOI: 10.1134/S1068162024070197
- A.I. Prusskii, L.A. Aleshina, I.V. Lyukhanova, О. Sidorova, V. Budaeva, G.V. Sakovich. Polymer Sci. Ser. A, 64, 733 (2022). DOI: 10.1134/S0965545X22700481
- C.S. Tsai. Introduction to Computational Biochemistry (Wiley-Liss, NY., 2002)
- C.H. Haigler, M.J. Grimson, J. Gervais, N. Le Moigne. PLoS ONE, 9 (4), e93981 (2014). DOI: 10.1371/journal.pone.0093981
- А.Д. Фофанов. В сб.: Физико-химические методы изучения минеральных агрегатов, минералоидов и синтетических материалов: проблемы и перспективы, под ред. В.В. Ковалевского, С.В. Егоровой, Е.Н. Световой, А.Д. Фофанова (КарНЦ РАН, Петрозаводск, 2018), c. 73
- A.D. French, P.S. Howley. In Cellulose and Wood --- Chemistry and Technology, ed. by C. Schuerch (Wiley, NY., 1989), p. 159
- Е.А. Чернова, Л.А. Алёшина, Н.Е. Котельникова. В сб.: Структура и физико-химические свойства целлюлоз и нанокомпозитов на их основе, под ред. Н.Е. Котельниковой, Р.Н. Осауленко, Л.А. Алёшиной, С.В. Логиновой (Научно-инновационный центр, Красноярск, 2016), с. 81. DOI: 10.12731/nkras.ru/SFHS.2016.164
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.