基于纤维纳米晶杂化材料的智能化晶胶的制备及其性能研究
本文选题:球状纤维素纳米晶 + 氧化锌 ; 参考:《浙江理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:近年来,随着人们生活品质的提高,新型净水材料由于其优秀的性能以及方便使用和携带的特性,已经引起大多数研究者的浓厚兴趣。相比于传统的净水方式,如:活性炭、紫外光、超滤膜等,其性能受限于材料本身的性质。因此,新型的净水材料作为一种高效的并且能够处理水源中多种危害因素的先进技术应运而生。目前,出现了一种以高性能聚合物作为载体的新型晶胶净水材料,凭借其较高使用寿命、良好的净水效率和易于复合改性来增强各方面性能的优势,逐渐成为当前研究的热点方向。在目前已有的研究基础上,本文主要以球状的纤维素纳米晶为模板,通过控制pH和温度的反应条件制备得到纤维素纳米晶/氧化锌杂化材料,通过一系列表征测试证明了其具有良好的抗菌性和光催化性能。将上述材料作为一种多功能增强剂,与特殊的聚合物单体共混聚合,制备得到具有良好的物理性能的新型智能化晶胶净水材料。采用多种测试手段,对新型净水材料在力学,吸水性能、抗菌型以及其本身性质做了详细的研究,并考察了其在实际应用中的净水性能。1.纤维素纳米晶基杂化材料的制备及其性能研究通过对球状的纤维素纳米晶的改性和控制不同的反应条件来制备不同形貌的纤维素纳米晶杂化材料,在特定的工艺条件下,将lyocell纤维用柠檬酸和盐酸的混酸进行酯化反应制备得到球状纤维素纳米晶(SCN)。加入去离子水配置固含量为4.05g/L的改性SCNs悬浊液;然后在适当的硝酸锌溶液中,通过控制不同的碱性条件(9.3,10.5和11)和不同的温度(90,100和110°C),反应2 h。通过FE-SEM测试,显示出花簇状的纳米棒微观结构,经过XRD、FTIR表明其作为氧化锌杂化材料的基本特征,证明了氧化锌的成功合成。在恒温条件下,测定了杂化材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率高达100%,当处于紫外光给予能量的时候还具有良好的有机染料降解能力和重复使用性能,其光催化降解率高达97.35%,经过多次使用之后仍然能够具有良好的光催化效率。对比当前以纤维素纳米晶基杂化材料,具有更好的形貌、抗菌性能、光催化性能以及使用寿命,为纤维素纳米晶的应用提供了一条新的途径,并且在水处理和医学等多种领域具有巨大的应用前景。2.基于纤维素纳米晶基杂化材料的智能化晶胶的制备及其性能研究采用了丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMA)两种单体,制备出了具有良好物理性能和pH、温度双重响应的智能化晶胶。在制备过程中,将晶胶与花簇状纳米氧化锌杂化材料共混复合制备得到具有抗菌性能的新型净水材料。采用FE-SEM测定研究了晶胶内部微观结构,具有较大的孔径结构,这种结构赋予了智能化晶胶良好的吸水性能和较高的吸水速率。共混制备得到的杂化晶胶,其中杂化材料赋予了晶胶材料优良的抗菌性能,并对晶胶的成型起到了一定的增强作用。同时研究了晶胶同时对pH和温度的双响应能力和效果,通过FTIR、XRD、UV-vis研究了晶胶的本身性质,模拟演示了晶胶的在实际使用中具有良好的净水能力和使用寿命。相比于当前的晶胶材料具有多种性能方面的优势。本文在现有的研究基础上,实现了纤维素纳米晶基杂化材料的制备和形貌调控,同时制备具有良好物理性能的双响应晶胶,并对其性能进行了系统研究,并成功将两者结合制备出具有良好抗菌性能的新型智能化晶胶净水材料。这种材料可以应用在小量的水净化处理中,开辟了户外便捷净水器的新思路,符合当前人们对健康的需求,有利于提高人们身体健康指数,在医药,过滤以及运输等多种领域都有巨大的应用潜力。
[Abstract]:In recent years, with the improvement of people's quality of life, new water purification materials have aroused great interest of most researchers because of their excellent performance and convenient use and carrying characteristics. Compared with traditional water purification methods, such as activated carbon, ultraviolet light and ultrafiltration membrane, their properties are limited to the properties of the material itself. As a highly efficient and advanced technology to deal with a variety of hazards in water sources, materials have emerged as the times require. At present, a new type of crystalline gel water purification material with high performance polymer as carrier has been developed. With its high service life, good water purification efficiency and easy compound modification, it has gradually become the advantage of all aspects of performance. On the basis of the current research, the cellulose nanocrystalline / Zinc Oxide hybrid material was prepared by controlling the reaction conditions of pH and temperature by using the spherical cellulose nanocrystals as a template. A series of characterization tests showed that the cellulose nanocrystals had good antibacterial and photocatalytic properties. As a kind of multifunctional enhancer and blending with special polymer monomers, a new intelligent crystalline gel water purifying material with good physical properties was prepared. A variety of testing methods were used to study the mechanical, water absorption, antibacterial and its properties of the new water purification materials in detail. Preparation and properties of.1. cellulose nanocrystalline hybrid materials in use of water purification properties and properties of cellulose nanocrystalline hybrids by modifying the spherical cellulose nanocrystals and controlling different reaction conditions to prepare different morphologies of cellulose nanocrystalline hybrids. Under specific conditions, the Lyocell fibers are esters of citric acid and hydrochloric acid. The spherical cellulose nanocrystalline (SCN) was prepared by the chemical reaction. The modified SCNs suspension with a solid content of 4.05g/L was added to the deionized water, and then in the proper zinc nitrate solution, by controlling different basic conditions (9.3,10.5 and 11) and different temperatures (90100 and 110 degrees C), the reaction 2 H. was tested by FE-SEM test, and the cluster like nanorods were displayed. Microstructures, after XRD and FTIR, showed that as the basic characteristics of Zinc Oxide hybrid materials, it proved the successful synthesis of Zinc Oxide. Under constant temperature, the antibacterial rate of hybrid materials to Staphylococcus aureus and Escherichia coli was up to 100%. When the energy was given to ultraviolet light, the degradation ability of organic dyes was good. The photocatalytic degradation rate is up to 97.35%, and it can still have good photocatalytic efficiency after repeated use. Compared with cellulose nanocrystalline hybrid material, it has better morphology, antibacterial properties, photocatalytic properties and service life, which provides a new way for the application of Nanocrystalline Cellulose. The preparation of.2. based on cellulose nanocrystalline hybrid materials and its properties have been studied with two monomers of acrylamide (AM), N methacrylic acid (N) and N- two methylamino ethyl ester (DMA), which have good physical properties, pH and temperature dual response. In the process of preparation, a new type of water purification material with antibacterial properties was prepared by blending the crystal glue with the flower cluster like nano Zinc Oxide hybrid material. The microstructure of the crystal adhesive was studied by FE-SEM, which has a larger pore structure. This structure gives a good water absorption and high absorption of the intelligent crystal glue. The hybrids prepared by blending have been prepared by blending, in which the hybrid materials give the fine antibacterial properties of the crystalline material and enhance the formation of the crystal glue. At the same time, the double response ability and effect of the crystal glue to pH and temperature are also studied. The properties of the gel are studied by FTIR, XRD and UV-vis, and the crystalline glue is simulated and demonstrated. In actual use, it has good water purification capacity and service life. Compared with the current crystalline material, it has many advantages. On the basis of existing research, the preparation and morphology control of cellulose nanocrystalline hybrid materials are realized, and the good physical properties of the double response crystal adhesive are prepared, and the properties of the composites are also prepared. This material can be used in a small amount of water purification treatment, which opens up a new idea of outdoor convenient water purifier, which is in line with the needs of people's health and improves the health index of people. Drugs, filtration and transportation have great potential in many fields.
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB34
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,本文编号:1891352
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