多糖-碳納米管復(fù)合材料的制備及其性能的研究.pdf

1、碳納米管(CNTs)具有優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能,近年來,在理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面?zhèn)涫荜P(guān)注。本論文主要采用非共價(jià)修飾的方法,將多壁碳納米管(MWCNTs)加入到多糖溶液中,利用天然大分子海藻酸鈉(SA)和羥乙基纖維素(HEC)對(duì)MWCNTs進(jìn)行改性,制備出多糖/多壁碳納米管復(fù)合材料。
　　 1.利用旋轉(zhuǎn)流變儀、紅外和核磁研究了G/M比值、MWCNTs對(duì)HG(M)SA(高G(或M)段海藻酸鈉)溶液降解性能的影響。研究結(jié)果表明,在

2、紫外燈照射條件下,純HMSA比HGSA溶液更容易發(fā)生降解,當(dāng)MWCNTs存在時(shí),出現(xiàn)相似的趨勢(shì)。值得注意的是,在室溫放置條件下,純HGSA比HMSA降解的更快,然而在MWCNTs存在時(shí),HGSA/MWCNTs溶液經(jīng)過35天的放置,零剪切粘度幾乎沒發(fā)生變化,說明由于MWCNTs的抑制作用HGSA幾乎沒有發(fā)生降解。原因可能由于G-M嵌段中M單元上帶的-COO-對(duì)HGSA上的糖苷鍵具有一定的自催化降解作用,使得其比M-G嵌段的糖苷鍵容易斷裂。

3、而HGSA分子鏈中的G-M嵌段較HMSA分子鏈當(dāng)中的多。而MWCNTS的加入,使得HGSA纏繞在其管壁周圍,結(jié)果導(dǎo)致自催化作用消失。而HMSA/MWCNTs溶液的零剪切粘度在室溫放置過程中一直緩慢下降。但是與純HMSA相比,下降緩慢,說明MWCNTs的加入,對(duì)HMSA溶液的降解起到了一定的抑制作用。同時(shí),制備了純SA及SA/MWCNTs薄膜,通過SEM、旋轉(zhuǎn)流變儀研究了MWCNTs在薄膜中的分散性以及MWCNTs對(duì)復(fù)合薄膜降解性能的影響

4、。SEM測(cè)試結(jié)果表明,MWCNTs在薄膜中分散性良好;流變測(cè)試結(jié)果表明,復(fù)合薄膜的復(fù)數(shù)粘度、儲(chǔ)能模量、降解率均隨著紫外燈照射時(shí)間的延長而逐漸降低,而碳納米管的加入使得這種降低幅度變緩,說明碳納米管對(duì)SA薄膜的降解具有一定的抑制作用。
　　 2.研究了MWCNTs作為自由基捕捉劑存在時(shí),不同質(zhì)量配比的HEC/MWCNTs復(fù)合溶液在室溫放置和紫外照射條件下的降解性能。利用旋轉(zhuǎn)流變儀和紅外對(duì)其進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,純。HEC溶液由于降

5、解作用零剪切粘度隨室溫放置時(shí)間延長逐漸降低,而HEC/MWCNTs復(fù)合溶液的零剪切粘度隨MWCNTs含量的增加逐漸變緩;說明MWCNTs可以有效抑制HEC的降解。經(jīng)FTIR分析,長時(shí)間放置對(duì)HEC/MWCNTs復(fù)合溶液的影響較小。紫外照射降解研究表明,純HEC及HEC/MWCNTs復(fù)合溶液的零剪切粘度均隨著照射時(shí)間的延長而逐漸降低。然而,零剪切粘度降低的速率隨著碳納米管含量的增加而逐漸降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在紫外燈照射條件下,MWCNTs

6、的加入能夠降低HEC的降解速率,MWCNTs對(duì)HEC的降解具有一定的抑制作用。
　　 3.通過濕法紡絲制備了純SA及SA/MWCNTs纖維,并研究了其對(duì)離子染料MB和MO的吸附性能。結(jié)果表明,MWCNTS的加入,極大的提高了SA對(duì)MO的吸附能力,同時(shí)增加了對(duì)MB的吸附速率。吸附等溫線均能用Langmuir和Freundlich方程描述,其中,SA/MWCNTs纖維對(duì)于MB和MO的平衡吸附數(shù)據(jù)符合Langmuir等溫吸附模型。三種

7、動(dòng)力學(xué)模型對(duì)SA/MWCNTs復(fù)合纖維吸附兩種染料的行為都有較為吻合的描述,其中偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合程度最為精確。溶液pH值對(duì)水中離子染料的吸附有一定的影響,在堿性條件下,利于對(duì)MB的吸附,在酸性條件下,利于對(duì)MO的吸附。解吸附結(jié)果表明,MB在pH=2.0時(shí)的解吸附百分率為79.7%,MO在pH=13.0時(shí)的解吸附百分率為80.2%,與前述吸附結(jié)果相吻合。因此,SA/MWCNTs復(fù)合纖維可以作為環(huán)境友好型的吸附劑,高效、快速的去除水溶