海藻酸盐制备纳米材料的研究

《海藻酸盐制备纳米材料的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、捅要海藻酸盐是从褐藻中提取的一种可生物降解的高分子材料，可以与二价阳离子形成“蛋．盒”结构而形成凝胶而被广泛应用于纤维纺织、印染，重金属或过渡金属离子的吸附与处理等方面。本研究将纳米材料科学与海藻酸钠的应用相结合并综合运用，讨论了以海藻酸钠为原料制备海藻酸铁纤维以及氢氧化镍和氧化铜纳米粒子的原理及产物结构，从而研究了利用海藻酸钠处理重金属或过渡金属的方法。研究主要包括三部分：1．用自制的湿法纺丝设备制备了海藻酸钙纤维和海藻酸铁纤维，提出了影响纤维各项性能的因素并分析了具体原因。根据对海藻酸盐纤维的研究和对不同工艺条件下得到的纤

2、维进行拉伸性能测试和扫描电镜结构分析，确定了用海藻酸钠进行湿法纺丝的最佳条件：海藻酸钠溶液浓度为4--6％，温度为50--55℃，凝固浴浓度为4~5％，温度为40～50℃以及适当的纺丝速度和牵伸比能得到性能较好的海藻纤维。海藻酸铁纤维的平均断裂强度21．33cN·tex～。确定了海藻酸钠G单元上的羧基、羟基与M2+之间的作用，证实了“蛋．盒”螯合结构的存在；确定了G单元上的羧基、羟基与M3+之间类似于“蛋一盒”螯合结构作用的存在，为海藻酸铁纤维的制备提供了理论依据。2．在高纯氮气的保护下对湿法纺丝制备的海藻酸铁纤维进行了不同温

3、度下的长时间煅烧，制备纳米铁粒子／多孔碳复合纤维材料。确定了煅烧温度以及煅烧时间与制得的产物中的铁粒子的尺寸的关系，结果表明：在300℃左右处理时得到的纳米铁粒子的尺寸最小；通过等温吸附曲线确定了煅烧温度以及煅烧时间对制得的产物中的多孔碳的微孔的尺寸以及多孔碳的表面积的影响，发现在600℃下处理时得到的无定形碳的微孔体积和表面积最大。3．以海藻酸铜凝胶和海藻酸镍凝胶为反应物经过水热合成制备了氧化铜和氢氧化镍的纳米粒子并进行了分析。确定了水热实验过程中的反应时间、pH值以及反应温度对产物中的纳米粒子的组成以及形貌的影响。探索了海

4、藻酸钠在金属纳米氧化物水热合成中的调控作用。关键词：纺丝；复合材料；海藻纤维；氧化物；水热合成AbstractAlginatesarenaturalpolysaccharideextractedfromvariousspeciesofbrownalgae．Alginateisaparticularlyattractivenaturalbiomaterialwellknownforitsgoodlowtoxicityandmildgelationchemistrywithmanykindsofbivalentmetalcatio

5、ns．Alginategelationtakesplacewhendivalentcationsinteractionicallywithblocksofguluronicacidresidues，resultinginformationofthree-dimensionalnetworkwhichisusuallydescribedby“egg—box”model．Soalginatesareusuallyusedasakindofabsorbent，whichcanbeusedinabsorbingcationofheav

6、ymetalandtransitionmetal．Inthisthesis，alginatesandnanotechnologyarecombinedtogetherinordertosolvetheproblemcausedbypollutionofheavymetal．Anewmethodwhichcanmakeuseofheavymetalandalginatesareproposed．Themainachievementsobtainedinthisresearchare1istedbelow．1．IronAlgina

7、tefibersarepreparedbyion(ic)exchangeofFe"andCa十incalciumalginatefibers．However，thetrivalentcations(e．g．Fe3+，A1’十)crosslinkedbeadsdisplaysomebrittleness．Itisimpossibletoproducealginatefiberswitlltrivalentcations．Thetrivalentcationsareexpectedtoformathree—dimensionalv

8、alentbondingstructurewiththesodiumalginate。Thisthree-dimensionalbondingresultsinextendedcrosslinkingthroughthewholebead．Thisisbecausetheer