纖維素納米晶體(CNCs)是天然衍生的可再生資源,具有良好的強度,柔韌性和熱穩(wěn)定性。CNCs由于其大量、可再生、無毒及生物降解能力,成為納米生物技術領域研究的熱點。當今工業(yè)和商業(yè)發(fā)展帶來的染料污染、重離子污染,特別是與亞甲基藍(MB)、Pb2+、Cd2+、Cu2+相關的污染,對水生環(huán)境和人類健康構成相當大的威脅。此外,基于CNCs的高透明性、生物相容性,CNCs與量子點附和可以制備一種新型的熒光納米材料,具有獨特而優(yōu)良的熒光性能。以丙烯酸(AA)為粘合劑,N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑通過自由接枝共聚反應經(jīng)水熱處理和冷凍干燥合成CNC-g-AA水/氣凝膠。CNC-g-AA水凝膠展現(xiàn)出良好的力學強度和往復壓縮能力,CNC-g-AA水凝膠的斷裂強度可達0.821MPa并且當變形能力在40%時具有很好的往復壓縮性能。通過對CNC-g-AA氣凝膠的形態(tài)進行研究發(fā)現(xiàn)CNC-g-AA氣凝膠具有高孔隙率的蜂窩狀結構。CNC-g-AA懸浮液具有較高的zeta電位,FT-IR光譜和13cNMR共振波譜表明CNC-g-AA氣凝膠具有大量的羧基官能團,這些實驗結果表明是CNC-g-AA氣凝膠成為一種良好的吸附劑的必要條件。CNC-g-AA氣凝膠的吸水溶脹率表明CNC-g-AA氣凝膠的吸水溶脹性能與AA的含量,水熱處理溫度和時間有一定的影響。當CNCs的質(zhì)量分數(shù)為0.15wt%時,CNC-g-AA氣凝膠的溶脹比高達495:1。以CNC-g-AA氣凝膠作為吸附劑,對MB的吸附性能進行分析,吸附實驗結果表明CNC-g-AA氣凝膠對MB的吸附過程能較好的符合Langmuir等溫模型、準二級動力學模型及粒子內(nèi)擴散Elovich模型。CNC-g-AA氣凝膠對MB的去除能力能達到400 mg/g。以CNC-g-AA氣凝膠作為吸附劑對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附性能進行分析,吸附實驗結果表明CNC-g-AA氣凝膠對Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附過程能較好的符合Freundlich等溫模型、準二級動力學模型及粒子內(nèi)擴散Elovich模型。CNC-g-AA氣凝膠對Pb2+、Cd2+、Cu2+去除能力分別達到1026,898.8和872.4mg/g。CNC-g-AA氣凝膠對重離子的吸附機理主要通過磺酸鹽和羧酸鹽基團的靜電螯合作用吸附。以CNCs和水溶性CdSe/ZnS量子點為原料,以AA為粘合劑,MBA為交聯(lián)劑通過自由接枝共聚反應和水熱法制備出CNC-g-AA/CdSe/ZnS量子點凝膠。CdSe/ZnS量子點通過化學交聯(lián)和水熱反應附著在多孔的納米纖維素凝膠結構中。熒光光譜表明,CdSe/ZnS的熒光性能在凝膠的轉變過程中沒有發(fā)生明顯的變化,說明CdSe/ZnS量子點已經(jīng)被摻雜到納米纖維素凝膠結構中。CNC-g-AA/CdSe/ZnS量子點凝膠能顯示出紅,黃,藍,綠四種顏色并具有很好的Pb2+檢測性能。
【學位單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X703;TQ427.26
【部分圖文】：

?濃硫酸中水解３０分鐘后。將得到的納米纖維素懸浮液進行稀釋，離心，洗滌，并用蒸餾??水透析，直到納米纖維素懸浮液的ｐＨ達到７。對制備的ＣＮＣｓ用ＴＥＭ觀察如圖２－１所??示，可以看到得到的ＣＮＣｓ呈很好的均勻分散的棒狀晶形結構。??圓??圖２－】ＣＮＣｓ的�。牛蛨D像??Ｆｉｇ．?２－１?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＮＣ??２．２．３?ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ水凝膠的制備??將ｌＯｍＬ制備的ＣＮＣ溶液（１．５ｗｔ％?）置于ｌＯＯｍＬ三頸燒瓶中，然后將其置于２５°Ｃ??水浴中并用磁力攪拌器攪拌。將０．０５０ｇ的過硫酸銨（ＡＰＳ）和０．０５０ｍＬ的四甲基乙二胺??（ＴＭＥＤＡ）作為引發(fā)劑加入到溶液中，并將混合物攪拌１０分鐘使其產(chǎn)生自由基。此后，??加入０．０８０ｇ交聯(lián)劑ＭＢＡ和一定體積的ＡＡ，然后連續(xù)攪拌２小時。最后將反應溶液置于??不銹鋼高壓釜（ｌＯＯｍＬ）中并加熱至所需溫度，在一定的時間內(nèi)進行水熱反應。將得到??的凝膠在浸泡在蒸餾水中除去凝膠中多余的酸以及未反應的物質(zhì)。ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ凝膠在蒸??餾水中的變化如圖２－２所示。??將在蒸餾水中浸泡好的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ水凝膠放在液氮中冷凍后置于冷凍干燥機中得到??ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ氣凝膠。（得到的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ?７Ｋ／氣凝膠標記為ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－ｍ－ｎ，其中ｒ表示??ＡＡ含量，ｍ表示水熱溫度，ｎ表示水熱時間）。此外，我們制備了用蒸餾水制備的水／氣??凝膠（Ｄ－ｇ－ＡＡ?水／氣凝膠?Ｑ．ＯｍＬＡＡ

十字頭速度為２ｒａｍ／ｍｉｎ�；诔跏紮M截面計算應力和模量。??水交換處理后的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－ｍ－ｎ水凝膠的壓縮應力－應變曲線如圖２－２?（ａ，ｂ）所示。??具有不同ＡＡ含量的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－１２０－８水凝膠的壓縮應力－應變曲線如圖２－２ａ所示，??ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－ｍ－ｎ水凝膠的壓縮應力范圍為０．０５７０－０．８２１?ＭＰａ，壓縮彈性模量（表２－２）。??從圖中我們可以看出ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－ｍ－ｎ水凝膠的斷裂強度與ＡＡ的含量有關�；�??ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－１２０－８水凝膠的往復壓縮應變曲線，對ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－２＿?１２０－８進行往復壓縮性??能測試，結果如圖２－２ｂ所示。ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－２－１２０－８水凝膠的壓縮－往復曲線圖也顯示在圖??２－２?（ｃ－ｇ）中。值得注意的是，在測試期間，即使在４０％壓縮應變下，ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ水凝??膠仍保持很好的彈性性能。在水熱反應過程中，水熱時間越長，ＣＮＣｓ溶解度越高，隨著??－１１－??

＇?—?＿丨，??圖２－２?ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ凝膠在蒸餾水中隨時間的膨脹變化。??Ｆｉｇ．?２－２?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｓｗｅｌｌｉｎｇ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ?ｇｅｌ?ｉｎ?ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ?ｗａｔｅｒ??２．２＿４?ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ氣凝膠的制備??將在蒸餾水中制備好的水凝膠放在液氮中冷凍。將經(jīng)液氮冷凍后的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ水凝??膠樣品置于冷凍干燥機中，得到ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ氣凝膠。（得到的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ?７Ｋ／氣凝膠標記??為ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－ｍ－ｎ，其中Ｉ？表不ＡＡ含量，ｍ表不水熱溫度，ｎ表不水熱時間）。此外，??我們制備了用蒸餾水制備的水／氣凝膠（Ｄ－ｇ－ＡＡ水／氣凝膠），其中ＣＮＣｓ溶液在２．０?ｍＬ??ＡＡ，水熱溫度１２０°Ｃ，處理時間８ｈ的條件下用蒸餾水代替（Ｄ－ｇ－ＡＡ）。??２．３實驗結果與討論??２．３．１?ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ?７ｊＣ凝膠的機械性能測試??將水熱處理得到的ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ凝膠置于蒸餾水中完全除去未反應酸和其他物質(zhì)，將在??蒸餾水中浸泡好的水凝膠用一定直徑長度的圓柱形模具制備好待測樣品，然后進行彈性模??量測試。將在蒸餾水中制備好的水凝膠放在液氮中預凍，經(jīng)液氮冷凍后的納米纖維素水??凝（ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ）樣品置于冷凍干燥機中得到ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ氣凝膠。使用力學性能測試儀??器對ＣＮＣ－ｇ－ＡＡ－ｒ－ｍ－ｎ水凝膠進行彈性模量測試。測試在室溫（２５°Ｃ和５０％濕度）下進??行
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本文編號：2851023