本文關(guān)鍵詞：細菌纖維素的結(jié)構(gòu)調(diào)控及石墨烯復(fù)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(jié)構(gòu)和性能而廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、光電、環(huán)境等領(lǐng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。結(jié)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O(shè)BC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(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性,僅使結(jié)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(jié)構(gòu)和性能,并考察了其對多種有機溶劑的吸附性能。結(jié)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(fù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)調(diào)控的方法,為BC的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：細菌纖維素 動態(tài)培養(yǎng) 有序化 吸附性能
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(yīng)用研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 BC的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的調(diào)控13
• 1.4 BC基復(fù)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(jié)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(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響26-27
• 2.3.5 定向流體對OBC化學(xué)結(jié)構(gòu)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(xué)性能的影響29-30
• 2.3.8 OBC的形成機理30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 細菌纖維素/石墨烯復(fù)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(jié)果與討論38-61
• 3.3.1 BC基復(fù)合材料的宏觀形態(tài)38-41
• 3.3.2 BC基復(fù)合材料的微觀形貌41-46
• 3.3.3 BC基復(fù)合材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)46-49
• 3.3.4 BC基復(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)49-50
• 3.3.5 BC基復(fù)合材料的潤濕性能50-51
• 3.3.6 BC基復(fù)合材料的孔隙結(jié)構(gòu)51-53
• 3.3.7 BC基復(fù)合材料的力學(xué)性能53-54
• 3.3.8 BC基復(fù)合材料的吸附性能54-58
• 3.3.9 BC基復(fù)合材料的循環(huán)使用性能58-59
• 3.3.10 BC基復(fù)合材料的吸附性能分析59-61
• 3.4 本章小結(jié)61-63
• 第四章 全文總結(jié)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