納米纖維素基雜化氣凝膠的制備與表征.pdf

1、近年來，隨著新興國家工業(yè)現(xiàn)代化的快速推進，環(huán)境污染日趨嚴重，尤其以水質(zhì)污染為甚；與此同時，石化資源日益耗竭，使工業(yè)現(xiàn)代化面臨著不可持續(xù)發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)。因此，利用豐富的、可再生的、綠色環(huán)保的生物質(zhì)資源，開發(fā)新型生物質(zhì)吸附材料，以解決當(dāng)前的環(huán)境污染問題和替代部分石化資源，被認為是可行的途徑，正受到廣泛關(guān)注。
　　纖維素是自然界中分布最廣泛的天然高分子材料，具有生物相容性、可降解性和可再生性等特點，是樹木、農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)資源中的主要

2、成分。從這部分生物質(zhì)資源中提取納米級尺寸的纖維素作為結(jié)構(gòu)單元，借助其高比表面積和豐富的活性官能團設(shè)計、裁剪和組裝成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的功能性雜化氣凝膠，探索用作環(huán)境吸附材料，已成為當(dāng)前的研究熱點。
　　本研究以紫穗槐為原材料，通過化學(xué)預(yù)處理與機械處理相結(jié)合的方法制得納米纖維素,并使之分別與氧化石墨烯、四氧化三鐵雜化制得基于納米纖維素的雜化氣凝膠。采用透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射儀、振動磁化

3、強度測試等對制備過程中各組分的形貌特征、化學(xué)成分及雜化氣凝膠的形貌特征、化學(xué)組分和磁力等進行了表征與分析；在此基礎(chǔ)上，進一步探索了納米纖維素基雜化氣凝膠對水中油污、染料以及重金屬離子的吸附作用，及不同比例的雜化氣凝膠對吸附性能的影響，進而確定了優(yōu)化的工藝配比。
　　主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：
　?。?）以紫穗槐為原材料，經(jīng)化學(xué)預(yù)處理與高壓均質(zhì)機械處理聯(lián)合制備出了直徑分布在10-20nm之間、長度在微米級的納米纖維素。
　

4、?。?）以納米纖維素和改進 Hummers制備的氧化石墨烯為原材料，通過雜化復(fù)合，成功制備了納米纖維素/氧化石墨烯雜化氣凝膠。SEM觀察表明，納米纖維素均勻分布在氧化石墨烯片層上，兩者均保持了原有形態(tài)，彼此通過官能團間的物理吸附作用實現(xiàn)復(fù)合。當(dāng)納米纖維素與氧化石墨烯復(fù)合比例為8:2時，雜化氣凝膠對染料甲基藍的吸附效果最優(yōu)，吸附量為265.6mg/g，并可多次重復(fù)使用。加入適量的疏水劑使得氣凝膠具有一定的疏水吸油功能，水的靜態(tài)接觸角為13

5、2.5°，氣凝膠的吸油量（機泵油）約為其自身重量的25.6倍。
　?。?）以納米纖維素與四氧化三鐵為原材料，通過共混復(fù)合，成功制得納米纖維素/四氧化三鐵雜化氣凝膠。SEM觀察表明，四氧化三鐵附著在納米纖維素上，賦予了雜化氣凝膠一定的磁性。磁滯曲線分析表明，納米纖維素/四氧化三鐵雜化氣凝膠的磁飽和強度為53.1emu/g，剩磁為5.5emu/g以及矯頑力為86Oe，說明雜化氣凝膠具有良好的鐵磁性。當(dāng)納米纖維素與四氧化三鐵質(zhì)量比為1: