竹材纤维素纳米纤维气凝胶的形成及其超吸附性能研究

1、本 科 生 毕 业 设 计（论文）开题报告（含文献综述）（ 2016 届）题 目： 竹材纤维素纳米纤维气凝胶的形成及其超吸附性能研究 学生姓名 周雯君 学 号 2 专业班级 木材科学与工程122班 学院名称 工程学院 指导教师 孙庆丰 2016年 1 月 2 日一、目的意义和国内外研究现状在人类社会的发展进程当中，越来越多的新材料脱颖而出。气凝胶是诞生于上个世纪的新技术产品，具有众多优良的性能，如热学性能、声学性能、力学性能、光学性能和电学性能等，其三维多孔网络结构特性赋予了气凝胶在吸附材料领域的价值，已被列为十大热门科学技术之一。气凝胶的制备方法也在不断更新，原料的选择范围逐渐在扩大。但其以

2、纤维素为原料的纤维素气凝胶是最近几年才刚刚起步发展，但其前景受到了各界研究学者的关注，它不仅具备传统气凝胶的特性，同时还增加了可降解和生物相容性等特性。制备纤维素气凝胶的原料来源广泛，主要有天然纤维素、再生纤维素和纤维素衍生物等。相比传统气凝胶，纤维素气凝胶具有更加广阔的应用前景。本研究论文制备竹材纤维素纳米纤维气凝胶。首先通过化学预处理从竹质基原材料中提取出纯化的纤维素，然后通过机械处理得到纳米纤丝化纤维素，从而制备竹材纤维素纳米纤维气凝胶。同时采用SEM、TEM解析材料形态特征；采用XRD分析材料的结晶特性；采用FTIR分析材料的化学结构；采用TG分析材料的热稳定性。重点研究竹材纤维素纳米

3、纤维气凝胶的形成方法与机理，进而研究竹材纤维素纳米纤维气凝胶超吸附性能。二、研究的基本内容和方法基本内容：分离解析竹材中蕴含的微纳结构单元，将其组装制备气凝胶材料：选择低质竹材为原料，采用化学处理和高频超声相结合的方法从原料中分离解析NFC。首先通过化学预处理从竹质基原材料中提取出纯化的纤维素，然后通过机械处理得到纳米纤丝化纤维素，进而成功制备竹材纤维素纳米纤维气凝胶。同时采用SEM、TEM解析材料形态特征；采用XRD分析材料的结晶特性；采用FTIR分析材料的化学结构；采用TG分析材料的热稳定性。重点研究竹材纤维素纳米纤维气凝胶的形成方法与机理。研究方法：1.采用SEM、TEM、解析材料形态特

4、征；2.采用XRD分析材料的结晶特性；3.采用FTIR分析材料的化学结构；4.采用TG分析材料的热稳定性；5.研究竹材纤维素纳米纤维气凝胶的超吸附性能。三、研究条件和可能存在的问题及措施研究条件：地点：浙江农林大学国家木质资源综合利用工程技术研究中心主要仪器： TG16-WS 台式高速离心机 JY99-IIDN 超声波细胞粉碎机 DHG-9246A 电热恒温鼓风干燥机 OTF-1200X 开启式真空管式炉 HJ-6 多头磁力搅拌器 SCIENTZ-18N 冷冻干燥机 FA2004 电子天平 SK2210HP 超声波清洗器可能存在的问题及措施：问题：（1） 使用仪器时，不论是测量还是读数或多或少

5、都存在一些人为造成的误差。（2） 制备过程中，溶液浓度对观测的影响较大。（3） 实验过程条件不适合，造成纤维素破坏导致表征不明显。措施：（1）查阅有关制备功能化纳米纤丝化纤维素气凝胶方面的国内外研究文献，了解国内外研究现状和发展趋势；（2）熟练掌握利用化学预处理与机械处理结合制备纳米纤丝化纤维素的使用方法；（3）试验态度要端正，试验操作要认真，实验数据不得有半点虚假，要实事求是。四、预期的结果熟练掌握利用化学预处理与机械处理想结合制备纳米纤丝化纤维素的使用方法；熟练掌握各类表征手段和分析方法；成功制备竹材纤维素纳米纤维气凝胶，进而研究竹材纤维素纳米纤维气凝胶的超吸附性能。五、研究工作进度安排设

6、计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查找和阅读相关文献和资料，了解国内外的研究现状2015.11.01-2015.11.312准备试验材料，完成试验2015.12.01-2016.01.313开题报告、文献综述2016.02.23-2016.03.204对样品进行测试，采集数据并分析2016.03.01-2016.03.285撰写毕业论文，完成初稿2016.04.01-2016.04.306修改论文定稿、制作PPT毕业答辩2016.05.01-2016.06.01六、主要参考文献1. 万才超, 卢芸, 孙庆丰, 等. 新型木质纤维素气凝胶的制备, 表征及疏水吸油性能J. 科技导报, 2014,

7、 32(4-5): 79-85.2. 马书荣, 米勤勇, 余坚, 等. 基于纤维素的气凝胶材料J. 化学进展, 2014, 26(05): 796-809.3. Chen W, Yu H, Li Q, et al. Ultralight and highly flexible aerogels with long cellulose I nanofibersJ. Soft matter, 2011, 7(21): 10360-10368.4. 李红剑, 曹义鸣, 杨林松, 等. 抗油污染 -纤维素中空纤维超滤膜油-水分离性能的研究J. 高等学校化学学报, 2005, 26(10).5. 王汉坤

8、. 竹基纳米纤维素的制备、表征及应用. Diss. 中国林业科学研究院, 2013.6. 陈文帅, 于海鹏, 刘一星, & 李坚. (2013). 基于不同结构单元的纳米纤维素气凝胶的制备及其结构与性能研究. 2013年“木(竹)材低碳加工与绿色保障”研讨会.7. 吴鹏, 刘志明, 刘昕昕, & 王华敏. (2015). 毛竹纳米纤丝化纤维素球形气凝胶的制备和表征. 现代化工, 35(03), 62-65.8. 卢芸, 邱坚, 孙庆丰, & 李坚. (2014). 木质纤维素气凝胶在离子液体中的制备及表征. 科技导报, 32(Z1), 29-33.9. 张晓芳, 卢灿辉, & 张伟. (201

9、4). 聚N-异丙基丙烯酰胺/纤维素纳米纤维杂化气凝胶的制备及性能研究. 2014年全国高分子材料科学与工程研讨会.10. 俞书宏, 吴振禹, & 李超. (2013). 一种碳纳米纤维气凝胶及其制备方法和应用. , CN103011864A.11. WangH,GurauG,RogersRD.Ionicliquidprocessingofcellulose.J.ChemicalSocietyReviews,2012,41(4):1519-1537.12. SeoJH,ChangTH,LeeJ,etal.Microwaveflexibletransistorsoncellulosenanofi

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