細(xì)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(xì)菌纖維素分子作用域大小，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)細(xì)菌纖維素一維無(wú)機(jī)納米雜化纖維。探討雜化纖維微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能影響并開展雜化纖維的應(yīng)用研究。主要內(nèi)容如下：
　　 1.采用液體簧振動(dòng)力學(xué)譜方法對(duì)細(xì)菌纖維素凝膠進(jìn)行揮發(fā)過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)，測(cè)量的物理量是襯底和沉積在襯底上面的待測(cè)樣品組成的復(fù)合系統(tǒng)的共振頻率(f)與內(nèi)耗(Q-1)隨時(shí)間(t)或溫度(T)的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：細(xì)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(wú)序水、過(guò)

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(guò)細(xì)菌纖維素分子模板效應(yīng)，在細(xì)菌纖維素納米纖維表面進(jìn)行Pt4+原位化學(xué)還原反應(yīng)，制備出燃料電池用Pt/BCF電催化劑。采用SEM、TEM、XRD對(duì)Pt/BCF電催化劑的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)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(xì)菌纖維素納米纖維表面。循環(huán)伏安法測(cè)試表明：Pt/BCF催化活性高達(dá)34.8 m2/g。由細(xì)菌纖維素膜和雜化纖維組裝成燃料電

3、池的輸出功率達(dá)12.1mW/cm2，顯示出細(xì)菌纖維素膜在燃料電池領(lǐng)域有較大應(yīng)用潛力。
　　 3.通過(guò)細(xì)菌纖維素分子模板效應(yīng)，在細(xì)菌纖維素納米纖維表面進(jìn)行Ag+原位化學(xué)還原反應(yīng)，制備Ag/BCF飲用水高效殺菌劑。采用SEM、TEM、XRD對(duì)Ag/BCF殺菌劑的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)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(xì)菌纖維素表面。結(jié)合XRD和UV-vis等分析結(jié)果，探測(cè)出納米銀在細(xì)菌纖維素表面生長(zhǎng)機(jī)制。飲用

4、水的微生物去除實(shí)驗(yàn)表明：Ag/BCF雜化纖維素可快速實(shí)現(xiàn)飲用水的微生物去除。
　　 4.通過(guò)細(xì)菌纖維素分子模板效應(yīng)，在細(xì)菌纖維素納米纖維表面進(jìn)行Pd2+和Cu2+原位化學(xué)還原反應(yīng)，制備Pd-Cu/BCF二元化學(xué)脫氮催化劑。采用TEM、XRD、XPS和FTIR等測(cè)試手段對(duì)Pd-Cu/BCF催化劑的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表針。Pd-Cu/BCF雜化纖維的化學(xué)脫氮實(shí)驗(yàn)和循環(huán)使用實(shí)驗(yàn)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(xì)菌纖維素的分子印跡效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了TiO2納米晶在細(xì)菌纖維素納米纖維表面的均勻排布。結(jié)合微觀測(cè)試和氮吸脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡述并初步證實(shí)了TiO2納米晶在納米纖維表面的生長(zhǎng)機(jī)制。通過(guò)TiO2/BCF和商業(yè)化催化劑P25的光催化性能測(cè)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(jī)廢水的巨大優(yōu)勢(shì)。
　　 6.利用細(xì)菌纖維素分子配位效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)CdS納米晶

6、在細(xì)菌纖維素納米纖維表面的均勻生長(zhǎng)。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(zhǎng)機(jī)制。CdS/BCF雜化纖維的XRD分析結(jié)果表明，CdS納米晶在細(xì)菌纖維素分子力誘導(dǎo)下，實(shí)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(cè)試了CdS/BCF、P25和CdS粉末光催化性能，催化反應(yīng)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(cè)試表明：其循環(huán)使用5