镧系金属配合物改性纳米纤维素薄膜的构筑及其性能研究
发布时间：2021-10-24 07:19
随着环境污染及化石能源消耗的日益加剧,来源广泛的天然聚合物成为研究的重点。纳米纤维素（NC）是利用物理或化学方法从植物纤维中提取出来的高附加值产品,表现出生物相容性好,毒性低,可再生,丰富羟基用于修饰及自组装等优异性质。此外,NC薄膜拥有高透光率、摩尔吸光系数低等特点,将其开发为纳米纤维素荧光材料具有现实意义。镧系配合物（Lanthanide Complex）作为一类典型的无机荧光物质具备相关优势,毒性低,生物相容性好,尖锐的特征发射峰,发光纯度高,斯托克位移宽,荧光种类可覆盖整个可见光波段。本论文尝试利用镧系配合物对两种常见的NC（即氧化纤维素纳米纤丝（tCNFs）和纤维素纳米晶体（CNCs））进行改性从而制备复合薄膜,并着重探究薄膜的特征荧光性能。制备方法均基于纳米纤维素的自组装性能,tCNFs荧光薄膜采用真空抽滤辅助共组装,CNCs荧光薄膜采用蒸发诱导共组装。主要研究内容及结论如下:（1）tCNFs和CNCs成膜性能的探究。以棉浆板为原料,利用TEMPO氧化体系预处理辅助高压均质法制备tCNFs,再通过真空抽滤辅助自组装（VASA）过程形成薄膜;同样以棉浆板为原料,利用硫酸酸水解...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２两种纳米纤維的ＳＥＭ图??
??镧系金属配合物改性纳米纤维素薄膜的构筑及其性能研究???熟且易操作但可能造成水资源浪费，酶处理法的成本高、工艺条件苛刻但是不会对环境??造成污染。因此，针对不同情况选用合适的制备方法是必要的。??酸水解??＾?１１Ｖ??ＣＮＣ??图１－３酸水解法制备ＣＮＣｓ原理图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆＣＮＣｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ａｃｉｄ?ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ??１＿２．３?ＣＮＦｓ?和?ＣＮＣｓ?的性质??ＣＮＦｓ属于纳米级别的纤维，不同于ＣＮＣｓ较差的成膜性能，ＣＮＦｓ可以经过自组装??形成柔軔性强的纳米纤维素薄膜。ＣＮＦｓ在水分散液中呈现均匀透明的凝胶状，大多数??ＣＮＦｓ是由ＴＥＭＰＯ氧化预处理辅助高压均质得到的，因此其Ｃ－６位点有一定数量的铵??基官能团，氢键含量较少，制备过程成本低且易操作间。丨ｗａｍｏｔｏ等人利用原子力显微镜??探究单根ＣＮＦｓ的轴向弹性模量，其数值高达１７６?ＧＰａ。将ＣＮＦｓ的水分散液经真空抽滤??方法可以得到透光率较高的薄膜。薄膜表现出一系列优异的性质，例如高的比表面积??（？５０ｍ２／ｇ），杨氏模量（？１５?ＧＰａ），断裂能（１６ＭＪ＿ｍ３）以及高拉伸强度（３３３?ＭＰａ），??在６００?ｎｍ处的透光率＞８２％Ｕ除此之外，ＣＮＦｓ也可以被制备成其他形态的材料，例如??水凝胶、气凝胶、纳米纤维、颗粒等等。??利用Ｈ２Ｓ〇４水解法制备的ＣＮＣｓ在水中的分散性良好，除此之外，它还具备一些其??他性能。（丨）机械性能优异，ＣＮＣｓ的比表面积约为５００?ｍ２／ｇ，拉伸强度为７５００?ＭＰａ，??模量可以达到Ｍ０?ＧＰａ＿。对于ＣＮＣｓ这类多维尺寸均是
种形式的荧光材料。相较于前一种方法，化学共价修饰方法制??备产品稳定性高，但需要大量有机化学试剂，可能对环境造成负面影响，另外其过程繁??琐不易操作，试剂成本高等缺点。总结而言，无论是物理掺杂法还是化学共价修饰法，??均各有利弊，需要考虑在不同环境以及目标要求从而选用合适的方法制备纳米纤维素基??荧光材料。??纳米纤维素基荧光材料可应用于生活的方方面面。以纳米纤维素为基础制备荧光材??料具有多种功能性。例如，光学雾度，光吸收，ＣＮＣｓ圆偏振荧光，荧光反射等。涉及的??具体应用领域如图１－６所示，主要包括太阳能电池的光捕获材料、ＯＬＥＤ器件的光散射??衬底、光散射型荧光灯罩、紫外屏蔽器件、光限幅材料、光敏材料、吸波材料、荧光传??感器、荧光防伪、荧光生物成像、圆偏振荧光材料、３Ｄ生物成像等等。??１．太阳能电池??２．光敗射?ＯＬＲＤ??３．光敗射灯罩??？４．柔性电子醋ｆ?？??１．紫外屏蔽器件?丨．荧光防伪??２．光限幅材料?弗子男：枣?２．荧光生物成像??３．光敏Ｗ料?■■山—線＾?３．柔性ＯＬＥＤ衬底??４．吸波材料?４．化学传感器??５？荧光传感器会?令ｊ??１．ＣＳＣ液晶材料??２．圆偏振荧光??ｓｕｎ纖??图１－６纳米纤维素基焚光材料的应用领域??Ｆｉｇ．?１－６?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄｓ?ｏｆ?ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｂａｓｅｄ?ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素纳米晶体增强纳米复合材料的研究[J]. 徐晓晴,彭朝琴,马晓军. 上海包装. 2018(06)
[2]纤维素自组装材料的研究进展[J]. 姚一军,王鸿儒. 化工进展. 2018(02)
[3]蔗渣纳米纤维素的制备与表征[J]. 李彩新,梁小容,古菊. 高等学校化学学报. 2017(07)
博士论文
[1]杂多核稀土配合物及凹凸棒纳米催化剂的制备与应用研究[D]. 王刚.兰州大学 2019
[2]有机荧光纳米材料的设计制备及其应用[D]. 杨语.北京科技大学 2019
[3]基于铕配合物的纳米复合物在癌症诊断与治疗中的应用[D]. 张煜.兰州大学 2016
[4]新型纤维素荧光材料的合成、结构与性能研究[D]. 张玲芝.武汉大学 2013
[5]β-二酮配体镧系配合物杂化发光材料的研究[D]. 徐君.兰州大学 2013
[6]大麻纳米纤维素的制备、表征及应用研究[D]. 戴达松.福建农林大学 2011
硕士论文
[1]无机荧光材料的制备及性能研究[D]. 杨信李.南京邮电大学 2019
[2]镧系配合物的设计合成及其作为荧光传感器的研究[D]. 郑恺.江西师范大学 2019
[3]纤维素基/卟啉光敏材料的制备及其抗菌性能[D]. 董建成.江南大学 2019
[4]纤维素纳米晶体柔性虹彩膜的制备及其光学性能调控的研究[D]. 段敏.陕西科技大学 2019
[5]纳米纤维膜荧光传感器的制备及性能[D]. 崔向旭.华北理工大学 2019
[6]刺激响应型镧系智能荧光材料的设计合成及其在光学信息存储和防伪中的应用研究[D]. 李祥.兰州大学 2017
[7]水稻秸秆纤维及纳米晶须的制备与应用[D]. 赵艳娇.东华大学 2017
[8]硫酸水解法纳米纤维素的自组装行为及其应用研究[D]. 代林林.东北林业大学 2016
[9]镧系芳香羧酸配合物的合成、晶体结构及性质研究[D]. 吴小说.首都师范大学 2009
本文编号：3454839
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２两种纳米纤維的ＳＥＭ图??
??镧系金属配合物改性纳米纤维素薄膜的构筑及其性能研究???熟且易操作但可能造成水资源浪费，酶处理法的成本高、工艺条件苛刻但是不会对环境??造成污染。因此，针对不同情况选用合适的制备方法是必要的。??酸水解??＾?１１Ｖ??ＣＮＣ??图１－３酸水解法制备ＣＮＣｓ原理图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆＣＮＣｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ａｃｉｄ?ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ??１＿２．３?ＣＮＦｓ?和?ＣＮＣｓ?的性质??ＣＮＦｓ属于纳米级别的纤维，不同于ＣＮＣｓ较差的成膜性能，ＣＮＦｓ可以经过自组装??形成柔軔性强的纳米纤维素薄膜。ＣＮＦｓ在水分散液中呈现均匀透明的凝胶状，大多数??ＣＮＦｓ是由ＴＥＭＰＯ氧化预处理辅助高压均质得到的，因此其Ｃ－６位点有一定数量的铵??基官能团，氢键含量较少，制备过程成本低且易操作间。丨ｗａｍｏｔｏ等人利用原子力显微镜??探究单根ＣＮＦｓ的轴向弹性模量，其数值高达１７６?ＧＰａ。将ＣＮＦｓ的水分散液经真空抽滤??方法可以得到透光率较高的薄膜。薄膜表现出一系列优异的性质，例如高的比表面积??（？５０ｍ２／ｇ），杨氏模量（？１５?ＧＰａ），断裂能（１６ＭＪ＿ｍ３）以及高拉伸强度（３３３?ＭＰａ），??在６００?ｎｍ处的透光率＞８２％Ｕ除此之外，ＣＮＦｓ也可以被制备成其他形态的材料，例如??水凝胶、气凝胶、纳米纤维、颗粒等等。??利用Ｈ２Ｓ〇４水解法制备的ＣＮＣｓ在水中的分散性良好，除此之外，它还具备一些其??他性能。（丨）机械性能优异，ＣＮＣｓ的比表面积约为５００?ｍ２／ｇ，拉伸强度为７５００?ＭＰａ，??模量可以达到Ｍ０?ＧＰａ＿。对于ＣＮＣｓ这类多维尺寸均是
种形式的荧光材料。相较于前一种方法，化学共价修饰方法制??备产品稳定性高，但需要大量有机化学试剂，可能对环境造成负面影响，另外其过程繁??琐不易操作，试剂成本高等缺点。总结而言，无论是物理掺杂法还是化学共价修饰法，??均各有利弊，需要考虑在不同环境以及目标要求从而选用合适的方法制备纳米纤维素基??荧光材料。??纳米纤维素基荧光材料可应用于生活的方方面面。以纳米纤维素为基础制备荧光材??料具有多种功能性。例如，光学雾度，光吸收，ＣＮＣｓ圆偏振荧光，荧光反射等。涉及的??具体应用领域如图１－６所示，主要包括太阳能电池的光捕获材料、ＯＬＥＤ器件的光散射??衬底、光散射型荧光灯罩、紫外屏蔽器件、光限幅材料、光敏材料、吸波材料、荧光传??感器、荧光防伪、荧光生物成像、圆偏振荧光材料、３Ｄ生物成像等等。??１．太阳能电池??２．光敗射?ＯＬＲＤ??３．光敗射灯罩??？４．柔性电子醋ｆ?？??１．紫外屏蔽器件?丨．荧光防伪??２．光限幅材料?弗子男：枣?２．荧光生物成像??３．光敏Ｗ料?■■山—線＾?３．柔性ＯＬＥＤ衬底??４．吸波材料?４．化学传感器??５？荧光传感器会?令ｊ??１．ＣＳＣ液晶材料??２．圆偏振荧光??ｓｕｎ纖??图１－６纳米纤维素基焚光材料的应用领域??Ｆｉｇ．?１－６?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄｓ?ｏｆ?ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ?ｂａｓｅｄ?ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素纳米晶体增强纳米复合材料的研究[J]. 徐晓晴,彭朝琴,马晓军. 上海包装. 2018(06)
[2]纤维素自组装材料的研究进展[J]. 姚一军,王鸿儒. 化工进展. 2018(02)
[3]蔗渣纳米纤维素的制备与表征[J]. 李彩新,梁小容,古菊. 高等学校化学学报. 2017(07)
博士论文
[1]杂多核稀土配合物及凹凸棒纳米催化剂的制备与应用研究[D]. 王刚.兰州大学 2019
[2]有机荧光纳米材料的设计制备及其应用[D]. 杨语.北京科技大学 2019
[3]基于铕配合物的纳米复合物在癌症诊断与治疗中的应用[D]. 张煜.兰州大学 2016
[4]新型纤维素荧光材料的合成、结构与性能研究[D]. 张玲芝.武汉大学 2013
[5]β-二酮配体镧系配合物杂化发光材料的研究[D]. 徐君.兰州大学 2013
[6]大麻纳米纤维素的制备、表征及应用研究[D]. 戴达松.福建农林大学 2011
硕士论文
[1]无机荧光材料的制备及性能研究[D]. 杨信李.南京邮电大学 2019
[2]镧系配合物的设计合成及其作为荧光传感器的研究[D]. 郑恺.江西师范大学 2019
[3]纤维素基/卟啉光敏材料的制备及其抗菌性能[D]. 董建成.江南大学 2019
[4]纤维素纳米晶体柔性虹彩膜的制备及其光学性能调控的研究[D]. 段敏.陕西科技大学 2019
[5]纳米纤维膜荧光传感器的制备及性能[D]. 崔向旭.华北理工大学 2019
[6]刺激响应型镧系智能荧光材料的设计合成及其在光学信息存储和防伪中的应用研究[D]. 李祥.兰州大学 2017
[7]水稻秸秆纤维及纳米晶须的制备与应用[D]. 赵艳娇.东华大学 2017
[8]硫酸水解法纳米纤维素的自组装行为及其应用研究[D]. 代林林.东北林业大学 2016
[9]镧系芳香羧酸配合物的合成、晶体结构及性质研究[D]. 吴小说.首都师范大学 2009
本文编号：3454839
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