本书是在参考大量国内外文献，并总结作者所在课题组多年来研究成果的基础上写成的。系统地讲述了天然高分子尤其是纤维素的来源、性能及其在先进材料、纳米材料科学中的最新进展与应用。阐述了天然高分子基气凝胶材料的研究方法、理论基础和合成策略，结合新能源材料、环境净化技术的研究方向和应用发展趋势，介绍了先进储能材料、功能复合材料、水体净化材料、有机物吸附材料、光学材料、先进碳材料等的诸多前沿应用现状和未来发展趋势。本书在内容上紧密联系先进材料的发展前沿，同时描述了天然高分子纳米科学的应用前景。
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目录
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前言
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
3.6.1NFC气凝胶283
3.6.2NFC薄膜290
3.6.3NFC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
3.7.2NFC和羟乙基纤维素（HEC）的生物复合材料320
3.7.3NFC/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(CaCl2)-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
5.4.1NFCH高透明薄膜457
5.4.2NFCH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
6.2.5TDTNTs-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
6.4.1NFC气凝胶的疏水化处理483
6.4.2NFC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
6.5Ag-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
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