1. 研究目的与意义
纤维素是地球上最丰富、来源最广泛的可生物降解的天然聚合物。纤维素是一种由葡萄糖组成的大分子多糖，主要来源于木材、麦草、桑皮和棉花等多种植物体[1]。纤维素因为其成本低、生物相容性好、物化性能稳定等特点，一直被认为是理想的膜材料，广泛应用于食品、化工、医药等领域。但是在应用之时仍有很多局限，比如其力学性能不好，强度不够；热塑性差；耐化学性差，这些对其成型加工以及应用都有一定的影响，这些问题必须解决纤维素的应用才能更广泛，目前通过对纤维素进行改性扩大其应用范围，包括物理改性、化学改性和生物改性。物理改性包括共混、超声处理、低温处理等，化学改性有酯化、交联、接枝共聚等方法，生物改性有酶催水解、氧化、表面处理等[2]。应用最广泛的是化学改性，在纤维素表面引入新的基团，赋予纤维素新的功能，拓宽其应用领域，但其添加的试剂可能有毒、产生副产物，会对环境产生污染。相反物理改性简单、便捷，但其能耗大。各有利弊，研究者可以各取所需。
作为世界上第二大丰富的生物质资源木质素，人们常常将它与造纸黑液联系在一起。黑液是指造纸工业的碱法(烧碱法和硫酸盐法)制浆工艺产生的废水，其中含有大量的木质素。造纸黑液危害很大，其中黑水是危害最大的，它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上，由于黑水碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，严重地污染水源，给环境和人类健康带来危害。 而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等[3]。此外漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。由于造纸行业是人类刚需行业，不可能停止生产，然而生产必会产生大量黑液，黑液中大部分物质是木质素，因此我们必须去处理造纸所产生的木质素以减少环境污染、保护人类健康。
木质素是由苯丙烷单元通过碳碳键和醚键连接而成的具有三维网状结构的天然生物高分子，含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基以及醌基等活性基团[4-5]。木质素是一种聚集体，具有三维空间结构，不像纤维素较为规则的线状结构，可以成膜，木质素虽然可以通过压制的方法形成膜，但膜内部不规则排列，形成的膜易脆，因此木质素想要被利用就必须要改性。木质素改性通过化学反应引入其他官能团，如羧酸基、磺酸基、胺基等，赋予了木质素特定的功能且扩大了木质素的应用范围。[6]常用的改性木质素是木质素磺酸盐，改性后的木质素磺酸盐不仅提高了水溶性，还将木质素从非极性分子变成了极性的分子。由于木质素自身内部分子无法有序排列而导致难以成膜，我们想到石墨片层随机堆积导致其很软，然而经过片层有规律的排列后，强度变大[7]。因此只要使木质素分子有序排列，强度就会变大。目前薄膜的制备方法有物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、电沉积等[8]。因此使用电沉积法，使得具有极性的木质素磺酸盐在外界电场的作用下形成有序分子膜，力学性能能得到显著提高。
2. 研究内容和预期目标
1.研究出木质素与纤维素混溶形成均匀稳定体系的方法
2.研究不同比例的木质素纤维素混合液的性能差别
3.研究电场、层数等对其复合膜的影响
3. 研究的方法与步骤
1. 将称取的木质素和纤维素分别溶于水中形成各自的溶液，将木质素溶液滴加到纤维素溶液中加热搅拌，形成混合液。
2.配备1:4、1:2、1:1、2:1、4:1的木质素纤维素溶液。
3.通过控制有无电场、不同层数等因素制备出系列膜
4. 参考文献
| [1]Petkova Petya,FranceskoAntonio,Fernandes Margarida M,Mendoza Ernest,Perelshtein Ilana,Gedanken Aharon,TzanovTzanko. Sonochemical coating of textiles with hybrid ZnO/chitosanantimicrobial nanoparticles.[J]. ACS applied materials interfaces,2014,6(2). [2]洪康进,王倩,陈俊柳,藏毅鹏,王利,刘宁,岳文瑾,聂光军.纤维素改性及其应用研究进展[J].食品工业科技,2020,41(10):332-338. [3]穆环珍,杨问波,黄衍初.造纸黑液木质素利用研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2001(03):26-30. [4]路瑶,魏贤勇,宗志敏,陆永超,赵炜,曹景沛.木质素的结构研究与应用[J].化学进展,2013,25(05):838-858. [5]孟仙,李那.木质素提取的研究进展[J].杭州化工,2015,45(04):7-10. [6]Luo Xi-Liang,Xu Jing-Juan,WangJin-Li,Chen Hong-Yuan. Electrochemically deposited nanocomposite of chitosanand carbon nanotubes for biosensor application.[J]. Chemical communications(Cambridge, England),2005(16). [7]顾正彬,季根华,卢明辉.二维碳材料——石墨烯研究进展[J].南京工业大学学报(自然科学版),2010,32(03):105-110. [8]郭燕妮,黄丽,季常青,叶志勇,林志坚.电沉积技术在制备纳米薄膜方面的应用[J].材料导报,2012,26(S1):66-69. [9]岳兰. 电沉积ZnO纳米薄膜的制备与性能研究[D].新疆大学,2007. [10]董有忠. 电沉积FeS_2薄膜的制备与性能研究[D].新疆大学,2005.
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5. 计划与进度安排
1、2022.03.06～2022.03.13：查阅文献，了解课题背景，完成开题报告。
2、2022.03.14～2022.03.17：开展初步实验，熟悉制备纤维素膜的过程。
3、2022.03.18～2022.03.22：熟悉制备木质素-纤维素复合膜的过程
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