论文部分内容阅读
本文以再生竹纤维为原材料,通过悬浮滴定法制备出球形纤维素气凝胶。结合球形纤维素气凝胶在不同制备条件下的差异,探讨了不同的制备容器和干燥设备对气凝胶结构、密度以及孔隙分布的影响。同时,利用模板法将TiO2、FeO3、ZnO粒子引入到球形纤维素气凝胶中,经高温烧结炉煅烧,制备出具有较强光催化性能的功能性无机材料。对于大小尺寸可控的球形纤维素气凝胶,经SEM和XRD分析表明,样品是具有疏松多孔的网络状结构的Ⅱ型纤维素；经全自动物理吸附分析仪分析表明,使用中等尺寸的滴定容器制备出的气凝胶具有较好的孔隙分布,其比表面积最大,孔径最小,数值分别为26725m2/g,11.09nm;与现有报道的纤维素气凝胶的制备方法相比,该方法大大降低了气凝胶的密度,密度仅为37mg/cm3;与原料竹纤维相比,再生后制得的球形纤维素气凝胶的热稳定性略有提高。对于不同的干燥方法制备的球形纤维素气凝胶,经SEM及密度分析表明,常温干燥法制得的气凝胶结构过于致密化,密度最大,数值为1151mg/cm3,而冷冻干燥法和超临界CO2干燥法制备的气凝胶均为疏松多孔的网络状结构,且密度相差不大,数值分别为37mg/cm3,34.3mg/cm3;经全自动物理吸附分析仪分析表明,3种样品的孔径依次为11.48nm,12.41nm,11.02nm,但常温干燥法制备的样品的比表面积要明显小于其它两种方法制备的样品,因此,实验室制备气凝胶最好应选性价比较高的冷冻干燥方法。对于球形纤维素醇凝胶模板法制备的球形介孔Yi02气凝胶,经SEM及TEM分析表明,球形Ti02气凝胶具有疏松多孔的网络状结构,在一定范围内,样品的形貌随TBOT浓度的增大由不规则的类球形向规则的球形转变；经XRD和XPS分析表明,3种样品均具有锐钛矿结构,其组成成分中O元素是以晶格氧、羟基氧和物理吸附氧3种化学态形成存存；经全自动物理吸附分析仪分析表明,球形Ti02气凝胶的比表面积和孔径分别在110～150m2/g和12-17nm范围内波动,其中由5.OmLTBOT制备的样品的比表面积最大,为149.95m2/g,其它两个样品分别为12932m2/g,111.88m2/g,二者相差不大；另外,样品具有较强的紫外催化活性,在90min内对MO的降解率最高可达92.9%,是一种性能优良的光催化材料。对于球形纤维素水凝胶模板法制备的球形Fe203介孔材料,经SEM和TEM分析表明,介孔Fe203材料是由无数个球形纳米Fe203粒子堆积在一起形成的,并且在一定范围内,样品的形貌随FeCl2·4H2O浓度的增大由规则的球形向不规则的类球形转变；经XRD分析表明,4种样品均为α-Fe2O3结构,其结晶度和粒径随原料FeCl2-4H2 O的添加量的增大而增大；经全自动物理吸附分析仪分析表明,介孔α-Fe2O3的比表面积和孔径分别在7.24～17.92m2/g和6-35nm范围内波动,其中由0025mol FeCl2·4H2O制备的样品的比表面积最大,为17.92m2/g；经可见光催化性能分析表明,模板法制备的介孔α-Fe2O3材料在150min内对RhB有极高的催化活性,降解率可达90%。对于球形纤维素水凝胶模板法制备的齿轮状ZnO纳米材料,经SEM和TEM分析表明,样品呈齿轮状形态,并且在低浓度的二水合乙酸锌下,ZnO为三维花状结构,形貌规整,大小均一,平均粒径在50nm以下；经XRD分析表明,该法制备的齿轮状ZnO为六方纤锌矿结构；经紫外光催化性能分析表明,模板法制备的齿轮状ZnO纳米材料在150min内对孔雀石绿有较高的催化活性,降解率可达85%,是一种性能优良的光催化材料。