纤维素多孔三维材料的制备及其应用研究

摘要

多孔材料由于渗透性好、相对密度低、吸附性好、高比表面积和重量轻等优点，逐渐被人们所熟知，并在各个研究领域有了快速的进展。本文是以自然界中分布极广、储量极大的天然高分子材料纤维素为原料开展研究，通过不良溶剂诱导相分离法直接制备纤维素多孔三维材料。相较于当前研究中纤维素多孔三维材料存在的制备工艺复杂、孔径控制困难和需要致孔剂等缺点，本文采用的制备工艺简单，所得纤维素多孔三维材料具有分级孔径结构和孔隙分布均匀等优点。本文主要研究内容包括以下四个方面：
　　（1）采用LiCl/DMAc体系溶解纤维素后，以乙酸乙酯为不良溶剂，通过不良溶剂诱导相分离法制备了纤维素多孔三维材料。通过FE-SEM、TGA、XRD和BET等对纤维素多孔三维材料进行了表征。结果表明，纤维素多孔三维材料具有大孔-介孔多孔径结构、低密度、比表面积大等优点。
　　（2）以纤维素和二氧化钛粉末为原料，采用不良溶剂诱导相分离法直接制备了二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料。通过F E-S EM、XRD和 FTIR等对二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料进行了表征，发现二氧化钛成功附着在纤维素多孔三维材料中且分布均匀。
　　（3）将纤维素多孔三维材料在氮气保护下进行高温碳化后得到碳多孔三维材料。实验发现，碳多孔三维材料比表面积高达605 m2/g，内部具有大孔-介孔-微孔三级孔径结构。碳多孔三维材料还具有抗燃烧性，在高温吸附领域具有应用潜力。
　　（4）对二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料在纺织染料污水处理中的应用进行了初步探究。在紫外光下进行光催化分解实验，考察了不同二氧化钛含量的二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料对于染料亚甲基蓝的光催化性能。结果表明不同二氧化钛含量的二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料的光催化效率均高于纯二氧化钛粉末。同时，二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料还具备优异的可重复利用性，在重复实验9次时仍具有99.34％的光催化染料分解率。证明了纤维素多孔三维材料作为光催化剂载体的可行性，对于便携式光催化材料在实际中的应用具有重要意义。

目录

声明

第1章 绪论

1. 1 引言

1. 2多孔三维材料

1. 3 纤维素

1. 4 纺织污水处理的研究现状

1. 5 课题的提出

第2章 纤维素多孔三维材料的制备及其表征

2. 1 引言

2. 2 实验部分

2. 3 结果与讨论

2. 4 纤维素纤维原料的探究实验

2. 5 小结

第3章 二氧化钛/纤维素多孔三维复合材料的制备及表征

3. 1 引言

3. 2 实验部分

3. 3 结果与讨论

3. 4 小结

第4章 纤维素多孔三维材料的应用研究

4. 1 引言

4. 2纤维素多孔三维材料的碳化

4. 3 二氧化钛/纤维素多孔三维材料在纺织染料污水处理中的应用

4. 4 小结

第5章 结论与展望

5. 1 结论

5. 2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢