1. 研究目的与意义
纳米纤维素因其优异的力学性能、光学性能与纳米尺寸效应,尤其将其与其他材料复合,可以得到具有独特性能的高分子复合材料。
本文主要探索天然有机纳米纤维基材与无机纳米金属材料zno均一复合的可行性,并且通过一系列表征手段,对其结构进行完备的表征。
为接下来应用研究提供有力的依据。
2. 国内外研究现状分析
唐丽荣等人采用超声波辅助硫酸水解、高速离心取其上清层水溶胶的方法由微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素晶体(NCC),并采用场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射环境扫描电子显微镜(FECE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备NCC的尺寸与形态、结构、组成和光谱性质进行分析。得出FETEM和FEGE-SEM观察所制备纳米纤维素晶体形态相同,呈棒状,直径和长度主要分布在2-24nm和50-450nm,XRD图谱表明NCC仍属于纤维素I型,结晶度为77.29%,净粒尺寸为3-6nm,FTIR分析表明所制备的纳米纤维素晶体仍具有纤维素的基本化学结构。
袁俊丽利用天然纤维素制备纳米晶体。研究结果表明:蜡质去除预处理中,最优条件:棉纤维为原料时,料液比1:35(g:ml);苎麻纤维原料时,料液比1:25(g:ml),并得出随着蜡质含量的降低酶解率会随之上升。通过稀醋酸-超声预处理方式与稀氨水超声预处理方式对比得出:棉纤维在稀醋酸超声预处理中效果较好;苎麻纤维在稀氨水超声预处理中效果最好。以及:与硫酸法制备NCC相比,酶法制备NCC得率偏低,但酶法反应条件温和,专一性较强,后处理中不会产生大量废液,环境友好。表征可知:经纤维素酶水解制备的NCC晶体仍然是I型,呈微球状,粒径分布较窄在15nm左右,由XRD可知NCC结晶度为84%,比原料中增加21%,对NCC豆奶粉应用中探索可知,NCC的加入有助于溶液粘度的增加,同时混合液也具有剪切稀变形,有在食品工业中应用的潜力。
卓治非以竹子溶解浆为原料,分别采用酸法,球磨酶解法和PFI酶解法制备NCC。研究结果表明竹浆、不同方法预处理的竹浆及不同方法制备的NCC都属于纤维素I型,且NCC具有基本一致的特征吸收峰,说明保持了纤维素的基本化学结构。热性能研究表明,PFI预处理的竹浆,热稳定性高于竹浆原料。而球磨预处理的竹浆及不同方法制备的NCC,起始降解温度及剧烈失重温度均较竹浆原料低,但热分解结束时的残余质量较竹浆原料大,并且在不同温度范围内表现出不同的热稳定性。3. 研究的基本内容与计划
内容:(1)纳米纤维素晶体(ncc)的制备及表征。查阅大量中英文文献,采用目前最为成熟的硫酸水解法工艺,由微晶纤维mcc硫酸水解制得纳米纤维素晶体。并采用场发射透射电子显微镜( fetem) 、场发射环境扫描电子显微镜(fege-sem) 、x射线衍射仪( xrd)和傅里叶变换红外光谱仪( ftir)对所制备ncc的尺寸与形态、结构表征。
(2)采用溶液凝胶法制备纳米纤维素晶体与氧化锌复合薄膜。并采用场发射透射电子显微镜( fetem) 、场发射环境扫描电子显微镜(fege-sem) 、x射线射仪( xrd)和傅里叶变换红外光谱仪( ftir)对所制备 ncc/zno 薄膜的形态与结构进行表征。
研究计划:
4. 研究创新点
(1)以纳米纤维素为模板复制,制备纳米金属氧化物
(2)纳米金属氧化物在纳米纤维素表面均一组装
(3)纳米结构效应,提高复合材料的应用价值
