共凝胶法制备纳米ZnO/纤维素气凝胶复合材料及表征开题报告

1. 研究目的与意义

探索水热条件下ZnO与纤维素凝胶之间的分子组装问题，明确纤维素凝胶结构、水热条件与微钠米ZnO/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、水热条件对纤维素凝胶的结构及组装的影响、纳米ZnO/纤维素复合材料的构效关系以及在光催化领域的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

纳米ZnO研究概况

氧化锌(ZnO)作为直接宽带隙半导体是一种环境友好型材料，其激子束缚能较高，晶体生长工艺比较简单、成本较低，而且结构具有多样性和可控性，在光电转换、光催化以及气体传感器等领域有着广泛的应用前景。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。

3. 研究的基本内容与计划

1）溶解条件的影响；

2）析出条件的影响；

3）水热条件的影响。

4. 研究创新点

1）目前，zno/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/纤维素复合材料。

2）本项目在原位制备微纳米zno/纤维素复合材料的过程中，首次采用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，并且纤维素凝胶具有比原纤维或纤维素衍生材料更适合作为催化材料的多孔结构。

3）研究纤维素凝胶结构对zno/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/纤维素的机理。