纤维素/层状双金属氢氧化物(LDH)复合膜的结构与性能开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

当今时代,科学与技术已趋向可再生的原料以及环境友好、可持续发展的方法和过程。如今,在世界面临人口、资源、环境和粮食四大问题的情况下,大力开发天然高分子材料造福于人类,具有重要战略意义。纤维素,地球上最丰富的天然高分子材料,是高分子化学诞生和发展阶段的主要研究对象之一。全球植物每年通过光合作用,能生产出2000亿吨的植物纤维素,是自然界取之不尽用之不竭的资源。而且,纤维素具有可再生、可生物降解、生物相容性好等优点,已经广泛用于纺丝、制膜、生产无纺布或制备纤维素衍生物等方面。2005年,Rogers教授因为利用离子液体迅速溶解纤维素,并制备出纤维素丝、膜以及填料珠等,促进了纤维素科学与技术的发展,荣获 “绿色化学挑战”美国总统奖。因此,纤维素有着广阔而深厚的研究层次,在许多方面形成了当今的研究热点,如纤维素的微生物合成、结构与性能研究、纤维素的分离与提纯技术、纤维素功能材料的制备等,并且涉及到许多高科技前沿领域。

层状双金属氢氧化物(LDHs)也称为阴离子粘土(anionic Clays)或类水滑石(hydrotalcite-like compounds,简称 HTlc),是一类具有超分子插层结构的无机超分子功能材料。它的发展已经历了一百多年历史,但直到 20 世纪 60 年代才引起物理学家和化学家的极大兴趣。早在 1842 年瑞典人 Circa 就发现了天然 LDHs 矿物的存在,20 世纪初人们就已发现了 LDHs 的加氢催化活性。1942 年,Feitknecht 等首次通过金属盐溶液与碱金属氢氧化物反应合成了 LDHs,并提出了双层结构的设想。1967 年,Ingram 等测试了 LDHs 单晶的结构,首次确定了 LDHs 的层状结构。LDHs 是由带正电荷的主体层板和层间的阴离子组成的化合物。它的组成通式可表示为[M2 1-xM3 x(OH)2]x [An-x/n·mH2O]。层状双金属氢氧化物因其独特的结构和优良的性能得到了广泛的关注,在离子交换、复合材料、催化材料、活性分子存储和有机无机复合材料等领域都有潜在的应用价值。

聚合物/无机层状纳米复合材料与传统的材料相比, 既具有无机物的刚性、热尺寸稳定性、阻隔性,又具有聚合物的韧性与易加工性, 从而有着优异的力学、阻隔性、阻燃抑烟性等性能。因此,本课题利用新型纤维素绿色溶剂NaOH/尿素水溶液溶解纤维素,并与LDHs构建具有内插层状砖泥结构的有机-无机纳米复合材料,以提高纤维素材料的力学、热学等性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:以naoh/尿素水溶液为溶剂溶解纤维素,分散ldh纳米板,然后制备纤维素/ldh有机—无机纳米复合材料;

材料表征:对纤维素/ldh复合材料进行结构表征和性能测试,采用sem、tem、xrd、ftir、uv-vis、tg、拉伸测试等测试技术对复合材料的形貌、结构与性能进行表征。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,制备纤维素/ldh复合材料。

第9-12周:采用sem、tem、xrd、ftir、uv-vis、tg、拉伸测试等测试技术对复合材料的形貌、结构与性能进行表征。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] qiang wang,dermot o’hare. recent advances in the synthesis and application of layered double hydroxide (ldh) nanosheets [j]. chemical reviews, 2012, 112, 4124.

[2] sen wang,ang lu*,lina zhang*.recent advances in regenerated cellulose materials[j].prog polym sci,2015,07,003.

[3]舒氧.醋酸纤维素/层状双金属氢氧化物(ldhs)共混膜的制备与表征.硕士学位论,武汉科技大学,2012.

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