金属纤维素纳米复合材料的原位制备及其机理和性能研究.pdf

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1、FacileInSituSynthesisofMetal／CelluloseNanocompositesandtheInvestagtionsofTheirMechanismsandPropertiesADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceBySupervisor：A．Prof．GongChunhongDate：June，2014关于学位论文独创

2、声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出博士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同y-作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：缅堑201忤乡月／f日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予博士

3、学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：201牛年5月胁学位论文指导教师签名：垒羞丝201中彬月／6目摘要作为一种价廉易得的天然高分子材料，纤维素纤维在地球上广泛存在且具

4、有生物降解性和可再生性等众多优良性能，应用前景非常广阔。近年来，关于纤维素纤维的综合利用研究已经成为该领域的一个热点，然而其绝缘性、不耐腐蚀、易霉变等缺点大大限制了其应用范围。将金属纳米粒子与纤维素纤维进行复合来制备功能材料，通过改变金属纳米材料的种类，含量及调控复合条件及工艺，有望得到新型功能纤维复合材料。本论文在NaOH／尿素水溶液体系中采用简单温和的工艺，通过原位还原的方法制备得到系列金属纳米粒子／棉纤维复合材料，并在此基础上对金属纳米粒子／棉纤维复合材料进行炭化，得到相应的炭系复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、x

5、射线衍射仪(Ⅺm)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、共焦显微拉曼激光光谱仪等手段对得到的复合材料进行了形貌、结构和组成表征，并对样品的磁性能、导电性能、抗菌性能、电磁性能及吸波性能等进行了研究。主要研究内容和结果如下：1．以NaOH／尿素水溶液为溶剂，制备得到均匀透明的棉纤维溶液，以氯化镍为镍源，水合肼为还原剂，通过原位还原的方法制各得到系列不同比例的镍／棉纤维磁性纳米复合材料，并对其进行结构性能研究。结果表明，得到的复合材料均具有明显的室温铁磁性，且溶液中的Ni2+浓度对复合材料中纳米镍的颗粒尺寸和形貌有显著影响，进而使复合材料

6、的磁性、导电性以及吸波性能呈规律性变化。随着溶液中Ni2+浓度从0．2M增加到1．0M，复合材料中镍的含量由13．0wt％增加到46．7wt％，得到的镍纳米颗粒的平均粒径由50nm增加到130nm，复合材料的饱和磁化强度值从16．6emu／g增加到38．5emu／g，体积电阻率由1．15×106Q·cm降低到1．21x10也Q·cm。将得到的复合棉纤维直接抽滤成片状材料，采用弓形法测试其吸波性能，结果表明，随着复合材料中镍含量的增加，其吸波性能依次增强。进而，通过初步的结构设计，制备得到阻抗渐变的多层吸波材料，结果发现，同样条件下多层吸波材料具有更好的

7、吸波性能。该复合材料在磁性材料，导电材料及电磁屏蔽和吸波材料等领域均具有很好的应用前景。2．以NaOH／尿素水溶液为溶剂，制备得到均匀透明的棉纤维溶液，以硝酸银为银源，水合肼为还原剂，采用原位还原的方法制备得到系列不同比例的银／棉纤维纳米复合材料，并对其进行结构性能研究。结果表明，随着溶液中Ag+浓度从O．005M增加到0．5M，复合材料中银纳米颗粒的含量由6．8wt％增加到41．35wt％；将得到的银／棉纤维复合材料制备成尺寸基本一致的方形薄片，采用抑菌圈法进行抗菌性能测试，结果表明，复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好的抗菌性，且随着银含

8、量的增加，其抗菌性增强。该复合材料在导电、抗菌等领域具有很好的应用前景。3．在上述工作基础上，