天然纖維素衍生的粘土納米材料制備及性質(zhì)研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的高速發(fā)展，不可再生資源被大量消耗同時(shí)環(huán)境污染問(wèn)題也日益加劇。為了解決這些問(wèn)題，可再生資源和環(huán)境友好型材料的開(kāi)發(fā)引起了人們的關(guān)注。天然纖維素物質(zhì)是自然界最豐富的有機(jī)原材料之一，具有良好的可生物降解性、生物相容性、無(wú)毒性、多孔性等，可以把天然纖維素物質(zhì)用作模板來(lái)制備先進(jìn)的功能材料。粘土作為一種天然礦物材料，具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，比如高的離子交換能力、化學(xué)穩(wěn)定性、獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生

2、活的各個(gè)方面。結(jié)合纖維素和粘土的獨(dú)特優(yōu)良性質(zhì)可以制備粘土復(fù)合功能材料。
　　本文以天然纖維素物質(zhì)（普通定量濾紙）為模板，采用表面溶膠-凝膠法和層層自組裝的方法引入客體無(wú)機(jī)氧化物分子、聚合物、粘土等客體材料制備了具有特定功能和性質(zhì)的粘土復(fù)合材料。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)基于天然纖維素物質(zhì)的粘土材料的制備及對(duì)亞甲基藍(lán)吸附性質(zhì)研究。首先以天然纖維素物質(zhì)（普通定量濾紙）為模板，鈦酸四丁酯溶液為前體物，通過(guò)表面溶膠-溶膠法

3、在纖維素表面沉積TiO2超薄膜，之后利用靜電相互作用通過(guò)層層自組裝法(LBL)交替沉積聚(二甲基二烯丙基氯化銨)(PDDA)和粘土(kunipia-F)薄層，制備得到粘土修飾的纖維素復(fù)合材料cellulose/titania/PDDA/kunipia-F。通過(guò)吸附與原位還原，把零價(jià)鐵納米顆粒負(fù)載到復(fù)合材料表面，得到零價(jià)鐵納米顆粒均勻分散的粘土復(fù)合材料，并研究了此材料對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附脫色效果。將吸附了零價(jià)鐵的復(fù)合材料煅燒之后得到納米管狀t

4、itania/kunipia-F/Fe2O3復(fù)合材料，該材料成功的復(fù)制并保留了濾紙的原始形貌和特征。
　　(2)基于天然纖維素物質(zhì)的超疏水復(fù)合材料及重金屬離子富集材料的制備。首先采用表面溶膠-凝膠法和層層自組裝的方法在濾紙表面修飾二氧化鈦、PDDA和粘土，制備得到cellulose/titania/PDDA/kunipia-F納米復(fù)合薄膜材料。利用最外層的粘土所帶有的負(fù)電荷來(lái)組裝帶有烷基長(zhǎng)鏈的十八烷基三甲氧基硅烷，制備得到具有疏水

5、效果的復(fù)合薄膜材料。另外，在cellulose/titania/PDDA/kunipia-F納米復(fù)合薄膜材料表面組裝3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷（N-[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺）分子，制備得到了重金屬離子宮集材料，該纖維素復(fù)合材料對(duì)鉛離子和銅離子具有良好的吸附效果，而且可以通過(guò)煅燒實(shí)現(xiàn)重金屬離子的回收，并得到二氧化鈦、粘土和金屬氧化物的復(fù)合納米管材料。
　　(3)天然纖維素為模板的粘土細(xì)胞色素C復(fù)合材料的制備。

6、首先，采用表面溶膠-凝膠法和層層自組裝的方法制備得到cellulose/titania/PDDA/kunipia-F復(fù)合材料，通過(guò)煅燒除去濾紙模板和聚合物PDDA，得到納米管狀的titania/kunipia-F復(fù)合材料，其中粘土kunipia-F具有層狀結(jié)構(gòu)并且?guī)в胸?fù)電性，可以吸附帶有正電的細(xì)胞色素C(Cytc)。利用Cytc/titania/kunipia-F來(lái)修飾玻碳電極，用三電極系統(tǒng)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，在循環(huán)伏安曲線中可以看到細(xì)胞色