纳米ZnO/木质纤维复合材料的制备及表征开题报告

1. 研究目的与意义

氧化锌活性高，价格低，来源广，无二次污染，其应用前景和开发潜力大。纳米材料由于具有量子效应、小尺寸效应、表明效应及隧道效应而体现出良好的光、电、磁、催化等性能。纳米ZnO表现出的特殊性质，广泛地被应用于光电转换、光催化以及气体传感器等领域。

探索水热条件下ZnO与木质纤维素凝胶之间的分子组装问题，明确木质纤维素凝胶结构、水热条件与微钠米ZnO木质纤维素复合材料结构之间的关系,开展Zncl2水溶液中纤维素凝胶的结构、其与纳米ZnO的组装机理、水热条件对木质纤维素凝胶的结构及组装的影响、纳米ZnO木质纤维素复合材料的构效关系以及在光催化领域应用的研究，不仅对开发新型纳米ZnO复合材料具有重要意义，而且也是实现木质纤维素高值化利用的一条重要途径。

2. 国内外研究现状分析

近年来，随着纳米科技的发展，特别是各种先进制备方法和高精尖表征仪器的出现，对ZnO的研究开始集中于晶体薄膜、纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米阵列、量子阱和量子点等。目前，随着环境污染问题的日益严重，人们开始利用ZnO纳米材料的光催化性能，以太阳能为光源，使污染物中的重金属离子还原，或使有机污染物氧化降解成二氧化碳、水和无机物等，从而达到治理环境的目的。由于纳米ZnO粒径小、表面能高，故极易团聚、难分离、不易回收且不如TiO2稳定，极大地限制了在光催化领域的应用。因此，将纳米ZnO与特定的载体组装成复合材料，提高纳米材料的活性、效率以及稳定性是实现其在光催化领域应用的有效途径之一。

目前，无机-纤维素复合材料的研究尚处起步阶段，研究工作围绕探索组装可行性、组装方法和纳米纤维素的模板效应。无机质包括二氧化钛、硫化镉、铁磁材料、微孔分子筛和介孔二氧化硅等与纳米纤维素复合组装的工作已见报道。近年来，纳米ZnO/纤维素复合材料引起了人们的极大兴趣。John等以Zn(NO3)2为锌源、再生棉纤维素膜为载体，通过碱性水解制备了纳米ZnO/纤维素膜。

3. 研究的基本内容与计划

1.zncl2水溶液中木质纤维素凝胶的制备及结构表征。

2.水热条件下微钠米zno木质纤维素凝胶复合材料的组装机理及结构表征。

1）为制备光催化性能良好的zno木质纤维素复合材料，需研究出结构适宜的纤维素凝胶。1-3周 首先探索 zncl2水溶液对木质纤维素溶解的影响，选择适宜的溶解条件。其次，研究水析出剂对纤维素凝胶结构的影响，选择合适的析出条件。

4. 研究创新点

1.目前，zno木质纤维素复合材料的制备主要有两类方法，一是先制备出微钠米zno，然后将zno分散在溶解的纤维素或纤维素衍生物中，最后析出纤维素或纤维素衍生物，得到zno纤维素复合材料。二是以纤维素或纤维素衍生物为模板，组装出zno纤维素复合材料。本项目首次将zncl2水溶液作为木质纤维素的溶剂和微纳米zno材料的锌源，在水热条件下原位制备微纳米zno木质纤维素复合材料。

2.本项目在原位制备微纳米zno木质纤维素复合材料的过程中，首次采用木质纤维素凝胶作为模板材料，解决了锌源不易扩散到原纤维或纤维素衍生材料内部的难题。

3.研究木质纤维素凝胶结构对zno木质纤维素复合材料结构和光催化性能的影响以及以纤维素凝胶为模板原位组装zno木质纤维素的机理。