纤维尺度和羧基基团对纳#12150;米ZnO/纤维素复合材料#63934;的结构 及光催化性能的研究文献综述

 2022-01-27 09:01

全文总字数:4154字

文献综述

如今科学技术快速发展,人们生活水平不断提高,产生的污染物日益戕害环境,作为污染物其中之一的有机染料处理繁琐,纳米氧化锌的出现给降解有机染料提供了更优的解决办法。纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间,是一种高端的高功能精细无机产品,表现出许多特殊的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能,使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值,由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点,自身易团聚;另一方面,纳米氧化锌表面极性较强,在有机介质中不易均匀分散,这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此对纳米氧化锌粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。

然而纤维素作为全球储量最丰富可再生资源和极小的比表面积,为分散纳米氧化锌提供了绝佳的载体,但是纤维素尚未有效利用制备纳米粒子及其与纳米粒子组成的材料.简化纳米粒子一纤维索复合材料的制备工艺以技实现常规手段难以获得的精细结构和独特性能,对开发绿色纳米功能材料具有十分重要意义。

纳米氧化锌的制备方法主要分为液相法,微乳液法,沉淀法,溶胶-凝胶法,固相法等【1】,虽然纳米氧化锌的制备方法很多,但是各有优缺点,科学技术不断进步也会使技术综合化,完善纳米氧化锌的制备。

目前纳米氧化锌的实际应用已经非常广泛。例如用于制备新型橡胶,增加橡胶的使用寿命;用于陶瓷中具有抗菌除臭功能;用于化妆品中减少对皮肤刺激;用于涂料中增加防护能力;用于电化学中增加抗氧化性。【2】

随着纳米技术的快速发展,在过去的二十年中,通过不同的物理和化学策略成功地制造了高质量的纳米材料【3】。ZnO/纤维素复合材料可通过以下方法制备:超生辅助法,湿化学方法,添加表面活性剂或络合剂法,ZnCI溶解纤维素法等等。与物理方法相比,化学方法对ZnO纳米粒子的合成具有一些明显的优势,包括易于放大,反应温度低和设备价格低廉【4】。纤维素因其具有自然界中含量最多,分布最广,来源最丰富 ,而且无毒害可再生等特点而成为复合材料极具优势的选择。人们可以从木材、竹材 、草 类 、蔗 渣、麻等植物原料中提取分离得到纤维素 。纤维素由于其具备的独特性质,比如稳定的化学特性 、较好的力学强度,以及生物可降解性,较小比表面积等,因此它在诸多方面均有应用,纤维素相对于其他高分子化合物在结构上具有如下四个优点 : (1) 生物相容性比较好;(2) 生物可降解;(3)纤维素本身无毒无危害 ;(4)纤维素在分子链内和分子链间有大量的羟基基团,具有很强的相互作用能力与反应能力。存资源短缺的今天,将纤维素尚未有效利用制备纳米粒子及其与纳米粒子组成的材料.简化纳米粒子一纤维索复合材料的制备工艺以技实现常规手段难以获得的精细结构和独特性能,对开发绿色纳米功能材料具有十分重要意义。【4】

熊犍【5】等人分别将不同聚合度的纤维和不同浓度的ZnCl溶液混合得到不同质量分数的纤维素溶液。试验结果表明Z nCl 2水溶液是纤维素的非衍生化溶剂. 与熔融态的ZnCl2相比, ZnCl2水溶液保持了对纤维素的溶解能力,同时所需的温度较低,体系稳定性较好. 但质量分数为65.0%以下的 Zn Cl 2水溶液由于其 Zn 2 被完全水化作用而不能溶解纤维素,当ZnCl 2水溶液的质量分数达到或超过 65. 0%时, Zn2 可与纤维素分子链作用,使纤维素溶解; 随着纤维素聚合度的增大,其溶解度下降; 经 ZnCl2水溶液溶解后的再生纤维素的聚合度下降,且为纤维素Ⅱ结晶变体,同时其分子内氢键减弱。

Ko【6】等人将一定量ZnO 纳米粉末加入 1.5%纤维素溶液( 棉浆/氯化锂(LiC1 ) /-甲基乙酰胺 (DMAc),质量比为 2/8/90中机械搅拌,随后加入分散剂SDS并进行超声处理, 将得到的溶液用刮刀浇筑在玻璃上, 然后在异丙醇和去离子水的混合物中固化得到纳米 ZnO/纤维素膜 。纳米 ZnO/纤维素膜具有再生纤维素和纳米ZnO的两个显著特征,热力学和力学性能都得到显著增强,其拉伸强度和杨氏模量随着纳米ZnO浓度的增加而降低。

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