本文關鍵詞：細菌纖維素的結構調(diào)控及石墨烯復合材料的有機吸附性能研究

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【摘要】：細菌纖維素(BC)因其獨特的結構和性能而廣泛應用在生物醫(yī)學、光電、環(huán)境等領域,被認為是最具開發(fā)潛力的新型納米材料之一,而納米纖維的排布方式、孔隙結構等都是影響其使用性能的重要因素,因此,必須實現(xiàn)對BC纖維結構的可調(diào)控性。本文根據(jù)BC合成過程的特點,通過定向流體剪切力驅(qū)動細菌沿某一方向遷移,從而實現(xiàn)對纖維排布方式和孔隙結構的可控制造。采用掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和萬能材料試驗機等分析了OBC微觀結構、化學狀態(tài)、晶體結構和力學性能。結果表明,在定向流體剪切力的作用下能夠獲得大尺寸(280×60×3 mm3)的取向性OBC納米纖維,70%以上的纖維取向在20°夾角以內(nèi);定向流體剪切力未改變BC原有的官能團結構和熱穩(wěn)定性,僅使結晶度由91%逐漸下降至77%;OBC表現(xiàn)出明顯的各向異性,沿纖維方向的拉伸強度達到1.2 MPa,垂直纖維方向的拉伸強度為0.6 MPa。采用動態(tài)培養(yǎng)制備了SBC和SBC/GE,經(jīng)碳化得到CSBC和CSBC/GE。采用SEM、TEM、XRD、FTIR、接觸角測試儀和萬能材料試驗機分析了產(chǎn)物的微觀結構和性能,并考察了其對多種有機溶劑的吸附性能。結果表明,CSBC和CSBC/GE具有低密度(2.7 mg·cm-3和2.6 mg·cm-3)、高孔隙率(96.5%和98.4%)、高比表面積(229.6 cm2/g和340.2 cm2/g)、強疏水性(CA=117.7°和131.5°)和彈性恢復性能,對常見有機溶劑的吸附能力分別達到200~800倍和300~900倍,且經(jīng)5次吸附/蒸餾循環(huán)使用后仍保持原有的吸附性能,這種出色的吸附性能是由于其蜂窩狀表面拓撲結構能夠使有機溶劑分散為小液滴,更容易滲入材料內(nèi)部的孔隙。本文建立了通過控制木醋桿菌運動實現(xiàn)BC結構調(diào)控的方法,為BC的應用奠定了基礎。
【關鍵詞】：細菌纖維素 動態(tài)培養(yǎng) 有序化 吸附性能
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O636.11;TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 細菌纖維素9-12
• 1.2.1 BC的合成過程9-10
• 1.2.2 BC的培養(yǎng)方法10
• 1.2.3 BC的應用研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 BC的結構調(diào)控12-13
• 1.3.1 對BC微纖維尺度的調(diào)控12
• 1.3.2 對BC纖維取向性的調(diào)控12-13
• 1.3.3 對BC孔隙結構的調(diào)控13
• 1.4 BC基復合材料的制備13-15
• 1.4.1 溶液置換法13-14
• 1.4.2 物理混合法14
• 1.4.3 共培養(yǎng)法14-15
• 1.5 有機吸附材料15-16
• 1.5.1 有機吸附材料概況15
• 1.5.2 纖維素基有機吸附材料15-16
• 1.6 課題研究背景、意義及內(nèi)容16-18
• 1.6.1 課題研究背景及意義16
• 1.6.2 課題研究內(nèi)容16-17
• 1.6.3 課題創(chuàng)新點17-18
• 第二章 動態(tài)法有序BC的制備及其性能研究18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 實驗部分18-21
• 2.2.1 實驗方法18-20
• 2.2.2 材料表征及測試20-21
• 2.3 結果與討論21-32
• 2.3.1 定向流體對OBC產(chǎn)量的影響21-22
• 2.3.2 OBC的宏觀形態(tài)22-23
• 2.3.3 定向流體對OBC微觀形貌的影響23-26
• 2.3.4 定向流體對OBC結晶結構的影響26-27
• 2.3.5 定向流體對OBC化學結構的影響27-28
• 2.3.6 定向流體對OBC熱性能的影響28-29
• 2.3.7 取向纖維對OBC力學性能的影響29-30
• 2.3.8 OBC的形成機理30-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 細菌纖維素/石墨烯復合材料的制備及其吸附性能研究33-63
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實驗部分34-38
• 3.2.1 實驗方法34-35
• 3.2.2 材料表征及測試35-38
• 3.3 結果與討論38-61
• 3.3.1 BC基復合材料的宏觀形態(tài)38-41
• 3.3.2 BC基復合材料的微觀形貌41-46
• 3.3.3 BC基復合材料的結晶結構46-49
• 3.3.4 BC基復合材料的化學結構49-50
• 3.3.5 BC基復合材料的潤濕性能50-51
• 3.3.6 BC基復合材料的孔隙結構51-53
• 3.3.7 BC基復合材料的力學性能53-54
• 3.3.8 BC基復合材料的吸附性能54-58
• 3.3.9 BC基復合材料的循環(huán)使用性能58-59
• 3.3.10 BC基復合材料的吸附性能分析59-61
• 3.4 本章小結61-63
• 第四章 全文總結63-64
• 參考文獻64-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明71-72
• 致謝72-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張勇;唐元洪;林良武;張恩磊;;Microstructure transformation of carbon nanofibers during graphitization[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2008年05期

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本文編號：1029925