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纤维素纳米晶表面接枝纳米二氧化钛的研究任务书

 2020-02-20 09:02  

1. 毕业设计(论文)主要内容:

纤维素纳米晶是从天然高分子纤维素中提取的高度结晶性棒状生物质纳米粒子,以其区别于无机纳米粒子的众多优点,在复合材料、生物医用材料、造纸、功能材料等领域受到广泛的关注和研究应用。经典制备纤维素纳米晶的方法是采用浓度为65%的硫酸溶液一步水解,除去纤维素纤维中的无定型区域,得到高度结晶的棒状纤维素纳米晶。纤维素纳米晶的尺寸受其来源、制备方法和处理工艺的影响而不同。一般而言,通过强酸水解的方式,植物来源提取的纤维素纳米晶(如棉、麻、木等)尺寸为L=100-300 nm,d=10-20 nm;而动物纤维素来源提取的纤维素纳米晶(如海鞘背囊)尺寸为L=100-1000 nm,d=5-30 nm。作为市场上重要的新型纳米材料,二氧化钛(TiO2)纳米粒子具有很强的屏蔽紫外线能力,良好的透明性和高光催化性能,有很广泛的应用,如光催化,水净化系统,太阳能电池,防晒涂料,然而,由于其特殊的结构和高的表面能,纳米TiO2通常易于聚集,在聚合物基体中分散性差,导致目标复合材料的性能下降。 所以为了能够解决这个问题,借助纤维素纳米晶作为载体改善纳米二氧化钛的分散性,将纳米二氧化钛的优异性能与纤维素纳米晶的增强性能赋予材料。本课题设计了利用羧胺缩合反应将纳米二氧化钛接枝到纤维素纳米晶表面的实验方案,旨在利用纤维素纳米晶这种棒状生物质纳米粒子作为载体,能够很好的承载纳米二氧化钛粒子,拓展纳米二氧化钛在各领域的应用前景。具体而言,研究内容包括:基于羧胺缩合反应,在表面含有羧基的纤维素纳米晶表面(TEMPO氧化预处理),接枝光催化纳米二氧化钛(表面氨基化预处理);研究纤维素纳米晶接枝纳米二氧化钛(5-10nm)的性能表现;通过表征仪器对接枝了不同尺寸二氧化钛的纤维素纳米晶形貌、性质进行分析。


2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1、查阅不少于15篇的相关资料,其中英文文献不少于10篇,完成开题报告。其中,有关纤维素纳米晶制备的相关文献10篇左右,有关纤维素纳米晶表面性质研究相关文献5篇左右;

2、以whatman滤纸为原料,通过硫酸水解制备纤维素纳米晶原材料;采用tempo/naclo/nabr氧化体系对纤维素纳米晶进行表面修饰,引入反应性羧基;

3、对纳米二氧化钛进行表面氨基化修饰,进一步和羧基化纤维素纳米晶在edc/nhs催化剂作用下进行羧胺缩合,制备表面带有纳米二氧化钛的纤维素纳米晶;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排


1、2019-03-10前完成开题报告撰写

2、2019-04-15前完成不同降解程度的纤维素纳米晶产品制备

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4. 主要参考文献


1. baek c, hanif z,cho s-w, kim d-i, um s h. shape control of cellulose nanocrystals via compositionalacid hydrolysis[j]. journal of biomedicalnanotechnology, 2013, 9: 1293-1298.

2. y hu, n abidi. distinctchiral nematic self-assembling behavior caused by different size-unifiedcellulose nanocrystals via a multistage separation[j]. langmuir, 2016, 32:9863#8722;9872.

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