酸敏、光响应及光催化淀粉基功能凝胶的构建研究

发布时间：2020-05-10 12:20

【摘要】：鉴于淀粉的结构和性能特点,本文先将其转化为含有不饱和碳-碳双键和羧基的羧化淀粉(SM),再与具有一定功能的丙烯酸酯基偶氮苯(AHAB)、羧化聚乙烯醇(PVAM)以及二氧化钛,通过常规自由基交联反应得到一系列多响应性淀粉基功能凝胶。然后,探讨这类水凝胶的pH响应性、光响应性和光催化性等性能,探讨原料用量对该凝胶响应性的影响,探讨引入壳聚糖以扩大淀粉基功能凝胶响应性范围的可能,得到了以下主要结果:1.合成含有碳-碳双键的单体SM、PVAM和AHAB,在过硫酸钾(KPS)的引发下,进行自由基交联反应,制备了含偶氮苯淀粉基水凝胶膜。AHAB和含偶氮苯淀粉基水凝胶的结构,由~1HNMR、FTIR和TGA等分析加以验证。凝胶膜经紫外和可见光照射后进行UV-Vis分析,证明淀粉基水凝胶具有光响应性。分析凝胶在不同pH下的溶胀率,证明其具有pH响应性。改变AHAB和丙烯酸(AA)的加入量,得到相应的凝胶膜,分析结果表明这两种响应性可以由此进行调节。凝胶在紫外灯持续照射一小时后的溶胀率测试,说明不同AHAB含量所得凝胶的溶胀率基本不变且都与介质的pH有关,即凝胶兼具光响应性和pH响应性、两者之间基本互不干扰。2,类似地,进行SM、CSM、PVAM和AHAB的自由基交联反应,制备具有双重响应性的多糖基水凝胶,利用FTIR、TGA和UV-Vis分析等验证所得互穿型功能凝胶,分析凝胶的光响应性和pH响应性,并通过改变CSM、SM、AHAB和AA的投入量对其加以调节。此外,由CSM、PVAM和AHAB制备功能凝胶,分析凝胶的pH和光响应性。通过比较不同凝胶的响应行为,得出淀粉基凝胶、壳聚糖基凝胶和淀粉-壳聚糖基凝胶的异同之处。3,为进一步扩充淀粉基凝胶的功能,在制备含偶氮苯淀粉基双响应性凝胶的同时,加入二氧化钛乳液,得到复合凝胶粒子,证明其并具酸敏、光响应和光催化特性。SM存在与否,PVAM、AHAB和TiO_2的反应,均得到了无机粒子均匀分散的复合凝胶,能够有效地对甲基橙进行光催化降解。UV-Vis测试表明,可以通过改变AHAB和TiO_2的用量改变凝胶膜的光响应性,AHAB含量越高,凝胶膜的紫外吸收强度越高;相反地,TiO_2含量越高,凝胶膜的紫外吸收强度越低。改变二氧化钛的用量,还可调节淀粉基凝胶的光催化降解性能,AHAB用量不变时,SM-PVAM-AHAB-TiO_2凝胶膜的光催化降解效率随着二氧化钛用量的增加而升高。综上所述,我们由含有偶氮苯和羧基的单体成功地制备出了具有pH、光双重响应性的淀粉基功能凝胶,并且可以通过改变原料中AA和AHAB的投入量,分别对凝胶的pH和光响应性进行调控。在此基础上,为扩大凝胶的pH响应性范围,我们引入了含有氨基的壳聚糖基大单体,成功地制备了具有pH、光双重响应性淀粉-壳聚糖基互穿型功能凝胶,为功能基凝胶质的调控增加了更多的选择;此外,为扩充淀粉基凝胶的功能,我们在制备过程中加入二氧化钛,得到复合凝胶,赋予淀粉基凝胶双响应性和光催化功能,以利于扩展其应用领域。
【图文】：

直链淀粉（a）和支链淀粉（b）的基本结构

淀粉的化学改性途径Fig.1.2Schematicsummaryoftheclassicalchemicalmethodsofstarchmodification.
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ427.26

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本文编号：2657288