纳微ZnO/复合纤维素光催化材料的制备及表征开题报告

1. 研究目的与意义

自从Iijima 发现碳纳米管以来，纳米材料因具有许多特殊的化学性质而引起了人们的极大兴趣。ZnO是典型的且性能优良的宽禁带半导体材料，由于量子尺寸及小尺寸效应，纳米ZnO表现出特殊性质，广泛地应用于光催化、光电转换以及气体传感器等领域。ZnO 纳米材料的制备方法主要有气相沉积法、模板法、微乳液法、溶胶-凝胶法、水热合成法等，所制得的产品形状有纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米阵列及纳米膜等。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工业中的应用。因此，将纳米ZnO与特定载体组装成复合材料，提高纳米材料的活性、效率及稳定性是实现其光催化工业应用的有效途径之一。

本文将纤维素溶解在NaOH-尿素水溶液中，以水或稀硫酸为析出剂注射析出条状纤维素凝胶，考察溶解条件、析出剂、水热pH、水热温度和反应时间对纤维素凝胶性质的影响，并对纤维素凝胶的孔结构、晶型、热稳定性和形貌等进行表征。从而研究纳米ZnO/纤维素光催化剂作为工业催化剂载体的可行性。

2. 国内外研究现状分析

纤维素作为自然界储藏量最大、可再生且可生物降解的生物高分子，因其具有无污染、来源广泛、生物相容性好、物理化学性质稳定等特点，其功能化或改性后的产品可以用于纺织品、高吸水性材料、吸油剂、重金属吸附剂、催化剂载体和生物医用材料等领域。自二十世纪六十年代以来，纳米无机质/纤维素复合材料的研究成为科学家研究的热点。目前，二氧化钛、硫化镉、铁磁材料、微孔分子筛和介孔二氧化硅等作为无机质与纳米纤维素复合组装的工作已见报道。特别是近年来，纳米ZnO/纤维素复合材料引起了学者的极大兴趣，主要是以锌源与再生棉纤维或醋酸纤维复合，制备成光催化复合材料和抗菌复合材料。目前，对纤维素凝胶作工业催化剂载体的研究也成为近几年的热点，研究多集中于纤维素水凝胶，如用离子液体再生出纤维素水凝胶，对其弹性模量和光催化剂进行研究。对于纤维素气凝胶的研究，目前多集中于研究醋酸纤维、棉纤维、细菌纤维等，将其酸解或溶解后再生，重点研究其表面形貌等性质。关于纤维素凝胶作催化剂载体性质的研究目前尚未见报道。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本文将纤维素溶解在naoh/尿素水溶液中，以水或稀硫酸为析出剂注射析出条状纤维素凝胶，考察析出剂、水热ph、水热温度和反应时间对纤维素凝胶性质的影响，并对纤维素凝胶的孔结构、晶型、热稳定性和形貌等进行表征。

计划：2014年12月2015年1月 查阅文献，预实验，探究实验的可行性，完成开题报告。

2015年1月2015年2月 制备出纳米zno/再生纤维素光催化材料，考察溶解条件、析出剂、水热ph、水热温度和反应时间对纤维素凝胶性质的影响。

4. 研究创新点

在naoh/尿素体系中溶解纤维素制备纤维素水凝胶达到了彻底的溶解。

该工艺简单，过程易控制，条件易实现，具有实际利用价值。

而且水热合成法是制备纳米zno材料的有效低温方法。