比表面積大

比表面積が大きく、化学結合が可能な官能基が多数存在する

セルロースナノファイバーを含めたナノセルロースの特徴の一つとして、比表面積が大きく表面に官能基が多数存在すると言われています。比表面積とは単位体積あたりの表面積のことで、官能基とは有機化合物に特徴的な原子団のことです。官能基は化学反応が起こる場所ですから、官能基が多いということは、官能基がある場所に別の化学物質を結合させたり、官能基を別の官能基に変えることで、物質の性質を変えることができる、すなわち用途に応じていろいろな性質を付与できるということです。

ところでナノセルロースの比表面積は、具体的にいくらなんでしょうか。250m2/g以上という報告もありますが、公表されているデータはあまりありません。例えばモリマシナリー株式会社のホームページには、セルロースナノファイバー(繊維径:30~200nm)の比表面積は150m2/g、リグノセルロースナノファイバー(繊維径:50~300nm)の比表面積は90m2/gとの記載がありますが、多くのメーカーは比表面積の値を公表していません。ナノセルロースの比表面積の測定は、ナノセルロースの表面に吸着占有面積の分かったガス(通常は窒素ガス)を吸着させ、その量から試料の比表面積を求めます。この測定の際には、試料であるナノセルロースを乾燥させなけれはなりません。実は、この試料の乾燥方法・乾燥条件によって、測定した値が10倍近く異なります。このような理由から、表示しないケースが多いのではないかと思われます。ちなみに比表面積が大きいことで知られる活性炭は、800~2500m2/gと言われています。

一方官能基とは具体的に何でしょうか。セルロース分子の表面には多数の水酸基(=ヒドロキシ基、-OH)がありますし、TEMPO酸化セルロースナノファイバーの表面には、カルボキシ基(-COOH)があり、化学反応をする際の足場になります。比表面積が大きいということは、単位体積当たり多数の官能基が存在することになり、化学反応のための材料として有用であるといえます。

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