細菌纖維素雜化納米材料的制備及性能研究.pdf

1、本文主要研究了細菌纖維素分子作用域大小，在此基礎(chǔ)上設計細菌纖維素一維無機納米雜化纖維。探討雜化纖維微觀結(jié)構(gòu)對其性能影響并開展雜化纖維的應用研究。主要內(nèi)容如下：
　　 1.采用液體簧振動力學譜方法對細菌纖維素凝膠進行揮發(fā)過程中實時檢測，測量的物理量是襯底和沉積在襯底上面的待測樣品組成的復合系統(tǒng)的共振頻率(f)與內(nèi)耗(Q-1)隨時間(t)或溫度(T)的變化。實驗結(jié)果表明：細菌纖維素凝膠系統(tǒng)中的水分子在纖維素分子作用下可分為無序水、過

2、渡態(tài)水和有序水，并分析出纖維素分子作用域大小。
　　 2.通過細菌纖維素分子模板效應，在細菌纖維素納米纖維表面進行Pt4+原位化學還原反應，制備出燃料電池用Pt/BCF電催化劑。采用SEM、TEM、XRD對Pt/BCF電催化劑的微觀結(jié)構(gòu)進行表針。TEM和XRD分析結(jié)果表明：3-4 nm Pt納米晶均勻分散于細菌纖維素納米纖維表面。循環(huán)伏安法測試表明：Pt/BCF催化活性高達34.8 m2/g。由細菌纖維素膜和雜化纖維組裝成燃料電

3、池的輸出功率達12.1mW/cm2，顯示出細菌纖維素膜在燃料電池領(lǐng)域有較大應用潛力。
　　 3.通過細菌纖維素分子模板效應，在細菌纖維素納米纖維表面進行Ag+原位化學還原反應，制備Ag/BCF飲用水高效殺菌劑。采用SEM、TEM、XRD對Ag/BCF殺菌劑的微觀結(jié)構(gòu)進行表針。Ag/BCF的TEM照片顯示了1.5 nm銀納米晶均勻的附著在細菌纖維素表面。結(jié)合XRD和UV-vis等分析結(jié)果，探測出納米銀在細菌纖維素表面生長機制。飲用

4、水的微生物去除實驗表明：Ag/BCF雜化纖維素可快速實現(xiàn)飲用水的微生物去除。
　　 4.通過細菌纖維素分子模板效應，在細菌纖維素納米纖維表面進行Pd2+和Cu2+原位化學還原反應，制備Pd-Cu/BCF二元化學脫氮催化劑。采用TEM、XRD、XPS和FTIR等測試手段對Pd-Cu/BCF催化劑的微觀結(jié)構(gòu)進行表針。Pd-Cu/BCF雜化纖維的化學脫氮實驗和循環(huán)使用實驗結(jié)果顯示出Pd-Cu/BCF催化劑具有優(yōu)異的催化活性和使用壽命。

5、
　　 5.采用細菌纖維素的分子印跡效應，實現(xiàn)了TiO2納米晶在細菌纖維素納米纖維表面的均勻排布。結(jié)合微觀測試和氮吸脫附實驗結(jié)果，闡述并初步證實了TiO2納米晶在納米纖維表面的生長機制。通過TiO2/BCF和商業(yè)化催化劑P25的光催化性能測試，結(jié)果表明TiO2/BCF雜化纖維的光催化性能明顯優(yōu)于P25，顯示出TiO2/BCF雜化纖維用于光催化降解有機廢水的巨大優(yōu)勢。
　　 6.利用細菌纖維素分子配位效應，實現(xiàn)CdS納米晶

6、在細菌纖維素納米纖維表面的均勻生長。依據(jù)CdS/BCF微觀分析結(jié)果，闡明了CdS納米晶在纖維表面的生長機制。CdS/BCF雜化纖維的XRD分析結(jié)果表明，CdS納米晶在細菌纖維素分子力誘導下，實現(xiàn)了立方晶型向六方晶型的低溫轉(zhuǎn)變。在可見光激發(fā)下測試了CdS/BCF、P25和CdS粉末光催化性能，催化反應速率常數(shù)分別為0.012min-1、0.0104 min-1和0.00013min-1。CdS/BCF雜化纖維循環(huán)使用測試表明：其循環(huán)使用5