基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法及其制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法及其制品，通過(guò)在氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠。本發(fā)明制備的梯度復(fù)合氣凝膠具有較大的比表面積、較小的孔徑、較高的孔隙率和較多的反應(yīng)位點(diǎn)，更容易對(duì)其進(jìn)行功能化改性賦予其更廣泛的應(yīng)用。將梯度復(fù)合氣凝膠與多元羧酸進(jìn)行表面接枝反應(yīng)得到的重金屬離子吸附材料對(duì)重金屬離子吸附率≥99％，改善了一般金屬離子螯合劑工藝復(fù)雜、成本高、易造成二次污染的缺點(diǎn)。將梯度復(fù)合氣凝膠與光催化劑進(jìn)行表面接枝反應(yīng)得到的降解有機(jī)物材料對(duì)有機(jī)物的去除率≥99％，在紫外光照射10min后抗菌率為99.9999％。
【專利說(shuō)明】
基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法及其制品
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬納米纖維復(fù)合材料功能化制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法及其制品，特別是涉及基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的納米纖維與納米微晶纖維素的梯度復(fù)合氣凝膠制備方法及其制品。
【背景技術(shù)】
[0002]氣凝膠是一種具有低密度、低熱傳導(dǎo)性和高孔隙度的材料，表現(xiàn)出了優(yōu)異的性質(zhì)，這些優(yōu)點(diǎn)使其可用于隔絕材料、吸附過(guò)濾材料、催化載體等方面。
[0003]納米纖維是一種超細(xì)纖維，具有比表面積大、長(zhǎng)徑比大，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、工業(yè)及家用等領(lǐng)域，尤其是作為空氣和水處理的過(guò)濾材料。
[0004]美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校的王棟和孫剛等人，利用熔融擠出相分離方法，將熱塑性聚烯烴/CAB(醋酸丁酸纖維素)共混體系熔融擠出制備了聚烯烴共聚物納米纖維。但是該納米纖維氣凝膠上的羥基含量較少，不到10%，并且活性較低，需要在功能化之前用氫氧化鈉處理氣凝膠表面提高反應(yīng)活性，需要催化效率較高的催化劑來(lái)催化反應(yīng)的進(jìn)行。
[0005]納米微晶纖維素有三個(gè)羥基，其中C6位上的伯羥基反應(yīng)性最高，與羧基的酯化反應(yīng)比較容易簡(jiǎn)單進(jìn)行。納米微晶纖維素長(zhǎng)度約為90nm，直徑大約8nm，較納米纖維的的尺寸小很多。并且納米纖維氣凝膠本身有較多的孔洞，比表面積大，在氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素，棒狀的納米微晶纖維素散布在三維立體的納米纖維氣凝膠上，方向各異，一定條件下可以在納米纖維之間形成片狀或蛛網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高納米纖維氣凝膠的比表面積，減小孔洞大小并且可以獲得更高的反應(yīng)活性，制備出梯度功能復(fù)合納米纖維氣凝膠。
[0006]有研究文獻(xiàn)用TEMPO氧化纖維素納米纖維(TOCN)/水/叔丁醇的混合溶液涂到微米級(jí)玻璃纖維過(guò)濾網(wǎng)上，經(jīng)冷凍干燥后在過(guò)濾網(wǎng)上形成一層TOCN納米纖維素氣凝膠，減小了過(guò)濾網(wǎng)孔徑。不同于該文獻(xiàn)，本專利運(yùn)用更小粒徑的納米微晶纖維素噴涂在納米纖維氣凝膠上，通過(guò)納米微晶纖維素之間以及納米微晶纖維素與納米纖維之間的相互作用，分布于氣凝膠表面和淺表層，增加了反應(yīng)活性位點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法及其制品，是基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的納米纖維與納米微晶纖維素的梯度復(fù)合氣凝膠，能夠保持納米纖維氣凝膠的比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上增加了很多更容易反應(yīng)的反應(yīng)位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)梯度功能化，以及增加氣凝膠的力學(xué)性能。
[0008]本發(fā)明的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，為:在納米纖維氣凝膠基材表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0010]如上所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，所述氣凝膠的密度為0.001-0.5g/cm3;所述氣凝膠為熱塑性聚合物納米纖維氣凝膠，為聚酯、聚酰胺、聚烯烴或聚烯烴共聚物納米纖維氣凝膠，所述聚酯為PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、PCT(聚對(duì)苯二甲酸I，4_環(huán)己烷二甲醇酯)或PTT(聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)，所述聚酰胺為nylon6(尼龍6)、nylon66(&*66)Snylonl212(&*1212)，所述聚稀經(jīng)為L(zhǎng)DPE(低密度聚乙烯)、iPP(全同立構(gòu)聚丙烯)或HDPE(高密度聚乙烯)，所述聚烯烴共聚物為PVA-co-PE(聚乙烯醇-乙烯共聚物)、PE-co-GMA(聚乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物)、PE-C0-MMA(聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯)或PE-co-AA(聚乙烯-丙烯酸共聚物)。
[0011]如上所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，所述噴涂納米微晶纖維素懸浮液的噴涂量為0.01-0.5g/m2，所述納米微晶纖維素懸浮液的濃度為0.01wt%-4wt% ο
[0012]如上所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，所述納米微晶纖維素懸浮液為經(jīng)超聲分散的納米微晶纖維素在水中的懸浮液，懸浮液的pH值為8-12。
[0013]如上所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，所述納米微晶纖維素長(zhǎng)度為l_200nm，直徑為0.5-20nmo
[0014]如上所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，所述噴涂的工藝參數(shù)為:噴幅為50-150mm，空氣壓力為0.1-0.5MPa，流量為l_5mL/min，噴涂高度為10-50cm;所述烘干的溫度為10_50°C。
[0015]本發(fā)明還提供了一種梯度復(fù)合氣凝膠，所述梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;所述梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為20-60%，所述梯度復(fù)合氣凝膠孔徑變化率為20-220%，回彈性能提高了5-50%，吸附性能提高了10-100%。
[0016]本發(fā)明又提供了一種重金屬離子吸附材料，所述重金屬離子吸附材料為將所述梯度復(fù)合氣凝膠與多元羧酸進(jìn)行表面接枝反應(yīng)而得;所述重金屬離子吸附材料對(duì)重金屬離子吸附率彡99% ;所述多元羧酸為丁烷四羧酸(BTCA)或檸檬酸(CA)，所述重金屬離子為Pb2+、Cr3'Cr6'Cd2'Mn2+或 Hg2+。
[0017]反應(yīng)步驟(以BTCA為例):將一定質(zhì)量的BTCA溶于水中，其濃度為0.1wt%_50wt%。加入催化劑次亞磷酸鈉(SHP)，其中SHP與BTCA的摩爾比為0.1-5:1。將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在30?35°C下浸漬30?35min，梯度復(fù)合氣凝膠與BTCA的質(zhì)量比為1:50-1:100 O然后取出復(fù)合氣凝膠，100?120 °C下焙烘I?3h，此時(shí)BTCA上部分羧基與納米微晶纖維素上的羥基發(fā)生反應(yīng)。然后在室溫下去離子水沖洗三遍，除去表面未反應(yīng)的BTCA，烘干，SP得到表面固有重金屬螯合劑的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠。將制備的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠放到濃度為10?200ppm的重金屬離子溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，計(jì)算氣凝膠對(duì)重金屬離子的吸附率。
[0018]本發(fā)明又提供了一種降解有機(jī)物材料，所述降解有機(jī)物材料為將所述梯度復(fù)合氣凝膠與光催化劑進(jìn)行表面接枝反應(yīng)而得，所述降解有機(jī)物材料在紫外光照射30min后對(duì)有機(jī)物的去除率多99%，紫外光照射1min后抗菌率為99.9999%。
[0019]如上所述的降解有機(jī)物材料，所述光催化劑為蒽醌-2-羧酸；所述有機(jī)物為涕滅威;所述抗菌率是指對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率。
[0020]反應(yīng)步驟為:將蒽醌-2-羧酸溶于有機(jī)溶劑(如四氫呋喃、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺)中配成濃度為1-1OmM的溶液，在55?65°C振蕩3?5h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在58?62°C溫度下反應(yīng)5?7h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:1-1:10。反應(yīng)完畢后分別用有機(jī)溶劑和水洗滌兩次并烘干，得到含有光催化自清潔功能的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠。將氣凝膠放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，根據(jù)HPLC-MASS測(cè)試，得到梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)有機(jī)物的去除率。
[0021]本發(fā)明氣凝膠是利用納米纖維制備氣凝膠，以此為基材，噴涂納米微晶纖維素，納米微晶纖維素在納米纖維之間形成片狀或蛛網(wǎng)一樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增大了氣凝膠的比表面積和強(qiáng)力，同時(shí)孔徑減小，孔隙率提高，提高了氣凝膠的過(guò)濾能力。另外，納米微晶纖維素有豐富的羥基，可與其它化合物發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行功能化接枝改性，賦予其特殊性質(zhì)，進(jìn)一步擴(kuò)大氣凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0022]有益效果:
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024]1.納米微晶纖維素的尺寸較小，噴涂在比表面積較大的多孔氣凝膠上，不僅可以保持納米纖維氣凝膠比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上增加了很多更容易反應(yīng)的反應(yīng)位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)梯度功能化。
[0025]2.本發(fā)明的一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法為復(fù)合納米纖維氣凝膠的表面改性，不涉及納米纖維氣凝膠的本體結(jié)構(gòu)，不僅不會(huì)降低納米纖維氣凝膠本身的力學(xué)性能，還會(huì)增加氣凝膠的力學(xué)性能。
[0026]3.本發(fā)明的一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的納米纖維與納米微晶纖維素的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，制備方法工藝簡(jiǎn)單，具有高效、簡(jiǎn)便和環(huán)保的特點(diǎn)，原料易得，成本低，操作控制方便，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為lnm、直徑為
0.5nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為8、濃度為0.0lwt %的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.0Olg/cm3的PET納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.01g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為50mm，空氣壓力為0.110^，流量為1111171^11，噴涂高度為10011;烘干的溫度為10°(:。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為20%，孔徑變化率為20%，回彈性能提高了5%。
[0030]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備重金屬離子吸附材料，首先將BTCA溶于水中，其濃度為0.lwt%，然后加入催化劑SHP，SHP與BTCA的摩爾比為0.1:1，將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在30 °C下浸漬30min，梯度復(fù)合氣凝膠與BTCA的質(zhì)量比為1: 50，取出復(fù)合氣凝膠，在100°C下焙烘lh，最后在室溫下去離子水沖洗三遍，烘干，即得到重金屬離子吸附材料。將制備的重金屬離子吸附材料放到濃度為200ppm的Pb2+溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，測(cè)得氣凝膠對(duì)Pb2+的吸附率為99%。
[0031]實(shí)施例2
[0032]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為200nm、直徑為20nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為12、濃度為4wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.5g/cm3的PBT納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.5g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為150mm，空氣壓力為0.5MPa，流量為5mL/min，噴涂高度為50cm;烘干的溫度為50°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為60%，孔徑變化率為220%，回彈性能提高了 50%。
[0033]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備重金屬離子吸附材料，首先將CA溶于水中，其濃度為50wt%，然后加入催化劑SHP，SHP與CA的摩爾比為5:1，將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在35°C下浸漬35min，梯度復(fù)合氣凝膠與CA的質(zhì)量比為1:100，取出復(fù)合氣凝膠，在120°C下焙烘3h，最后在室溫下去離子水沖洗三遍，烘干，即得到重金屬離子吸附材料。將制備的重金屬離子吸附材料放到濃度為170ppm的Cr3+溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，測(cè)得氣凝膠對(duì)Cr3+的吸附率為99.1 %。
[0034]實(shí)施例3
[0035]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為10nm、直徑為2nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為9、濃度為1?1%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.lg/cm3的PCT納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.lg/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為70mm，空氣壓力為0.2MPa，流量為2mL/min，噴涂高度為20cm;烘干的溫度為20 °C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為30%，孔徑變化率為50%，回彈性能提高了10%。
[0036]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備重金屬離子吸附材料，首先將BTCA溶于水中，其濃度為10wt%，然后加入催化劑SHP，SHP與BTCA的摩爾比為1:1，將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在32 °C下浸漬31min，梯度復(fù)合氣凝膠與BTCA的質(zhì)量比為1:60，取出復(fù)合氣凝膠，在105°C下焙烘1.5h，最后在室溫下去離子水沖洗三遍，烘干，即得到重金屬離子吸附材料。將制備的重金屬離子吸附材料放到濃度為130ppm的Cr6+溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，測(cè)得氣凝膠對(duì)Cr6+的吸附率為99.2%。
[0037]實(shí)施例4
[0038]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為50nm、直徑為5nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為10、濃度為2wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.2g/cm3的PTT納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.2g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為80mm，空氣壓力為0.3MPa，流量為3mL/min，噴涂高度為30cm;烘干的溫度為30°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為40%，孔徑變化率為80%，回彈性能提高了 20%。
[0039]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備重金屬離子吸附材料，首先將CA溶于水中，其濃度為20wt%，然后加入催化劑SHP，SHP與CA的摩爾比為3:1，將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在33 °C下浸漬33min，梯度復(fù)合氣凝膠與CA的質(zhì)量比為1:80，取出復(fù)合氣凝膠，在110 °C下焙烘2h，最后在室溫下去離子水沖洗三遍，烘干，即得到重金屬離子吸附材料。將制備的重金屬離子吸附材料放到濃度為90ppm的Cd2+溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，測(cè)得氣凝膠對(duì)Cd2+的吸附率為99.3%。
[0040]實(shí)施例5
[0041]—種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為150nm、直徑為15nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為11、濃度為3wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.4g/cm3的nylon6納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.4g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為120mm，空氣壓力為0.4MPa，流量為4mL/min，噴涂高度為40cm;烘干的溫度為40°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層；梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為50%，孔徑變化率為200%，回彈性能提高了40%。
[0042]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備重金屬離子吸附材料，首先將BTCA溶于水中，其濃度為40wt%，然后加入催化劑SHP，SHP與BTCA的摩爾比為4:1，將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在34 °C下浸漬34min，梯度復(fù)合氣凝膠與BTCA的質(zhì)量比為1:90，取出復(fù)合氣凝膠，在110°C下焙烘2.5h，最后在室溫下去離子水沖洗三遍，烘干，即得到重金屬離子吸附材料。將制備的重金屬離子吸附材料放到濃度為50ppm的Mn2+溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，測(cè)得氣凝膠對(duì)Mn2+的吸附率為99.4%。
[0043]實(shí)施例6
[0044]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為200nm、直徑為20nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為12、濃度為4wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.5g/cm3的nylon66納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.5g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為150mm，空氣壓力為0.5MPa，流量為5mL/min，噴涂高度為50cm;烘干的溫度為50°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層；梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為50%，孔徑變化率為190%，回彈性能提高了45%。
[0045]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備重金屬離子吸附材料，首先將CA溶于水中，其濃度為50wt%，然后加入催化劑SHP，SHP與CA的摩爾比為5:1，將梯度復(fù)合氣凝膠浸漬于上述溶液中在35°C下浸漬35min，梯度復(fù)合氣凝膠與CA的質(zhì)量比為1:75，取出復(fù)合氣凝膠，在120°C下焙烘3h，最后在室溫下去離子水沖洗三遍，烘干，即得到重金屬離子吸附材料。將制備的重金屬離子吸附材料放到濃度為1ppm的Hg2+溶液中，達(dá)到飽和吸附后取出，用去離子水沖洗3次，收集殘液，測(cè)得氣凝膠對(duì)Hg2+的吸附率為99.5%。
[0046]實(shí)施例7
[0047]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為lnm、直徑為
0.5nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為8、濃度為0.0lwt %的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.001g/cm3的nylonl212納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.01g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為50mm，空氣壓力為0.110^，流量為1111171^11，噴涂高度為10011;烘干的溫度為10°(:。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為20%，孔徑變化率為20%，回彈性能提高了5%。
[0048]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于四氫呋喃中配成濃度為ImM的溶液，在55°C振蕩3h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在58°C溫度下反應(yīng)5h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:1。反應(yīng)完畢后分別用四氫呋喃和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999 %。
[0049]實(shí)施例8
[0050]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為200nm、直徑為20nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為12、濃度為4wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.5g/cm3的LDPE納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.5g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為150_，空氣壓力為0.5MPa，流量為5mL/min，噴涂高度為50cm;烘干的溫度為50°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為45%，孔徑變化率為180%，回彈性能提高了40%。
[0051]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于二氧六環(huán)中配成濃度為1mM的溶液，在65°C振蕩5h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在62°C溫度下反應(yīng)7h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:10。反應(yīng)完畢后分別用二氧六環(huán)和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99.1%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999%。
[0052]實(shí)施例9
[0053]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為50nm、直徑為5nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為9、濃度為1?1%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.lg/cm3的iPP納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.lg/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為70mm，空氣壓力為0.2MPa，流量為2mL/min，噴涂高度為20cm;烘干的溫度為20 °C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為30%，孔徑變化率為60%，回彈性能提高了10%。
[0054]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于N，N_二甲基甲酰胺中配成濃度為2mM的溶液，在58°C振蕩4h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在60°C溫度下反應(yīng)6h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:2。反應(yīng)完畢后分別用N，N-二甲基甲酰胺和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99.3%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999%。
[0055]實(shí)施例10
[0056]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為lOOnm、直徑為1nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為10、濃度為2wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.3g/cm3的PVA-co-PE納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.3g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為100mm，空氣壓力為0.3MPa，流量為3mL/min，噴涂高度為30cm;烘干的溫度為30°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層；梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為40%，孔徑變化率為150%，回彈性能提高了30%。
[0057]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于四氫呋喃中配成濃度為4mM的溶液，在60°C振蕩4h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在60°C溫度下反應(yīng)6h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:4。反應(yīng)完畢后分別用四氫呋喃和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99.5%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999 %。
[0058]實(shí)施例11
[0059]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為lnm、直徑為
0.5nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為8、濃度為0.0lwt %的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.0Olg/cm3的PE-co-GMA納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.01g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為50mm，空氣壓力為0.110^，流量為1111171^11，噴涂高度為10011;烘干的溫度為10°(:。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為20%，孔徑變化率為20%，回彈性能提高了5%。
[0060]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于二氧六環(huán)中配成濃度為6mM的溶液，在55°C振蕩3h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在58°C溫度下反應(yīng)5h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:6。反應(yīng)完畢后分別用二氧六環(huán)和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999 %。
[0061 ] 實(shí)施例12
[0062]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為200nm、直徑為20nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為12、濃度為4wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.5g/cm3的PE-co-MMA納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.5g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為150mm，空氣壓力為0.5MPa，流量為5mL/min，噴涂高度為50cm;烘干的溫度為50°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層；梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為60%，孔徑變化率為220%，回彈性能提高了 50%。
[0063]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于N，N_二甲基甲酰胺中配成濃度為SmM的溶液，在65°C振蕩5h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在62°C溫度下反應(yīng)7h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:8。反應(yīng)完畢后分別用N，N-二甲基甲酰胺和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99.6%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999%。
[0064]實(shí)施例13
[0065]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為150nm、直徑為ISnm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為10、濃度為2wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.3g/cm3的HDPE納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.4g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為120_，空氣壓力為0.3MPa，流量為4mL/min，噴涂高度為30cm;烘干的溫度為35°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為35%，孔徑變化率為190%，回彈性能提高了38%。
[0066]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于二氧六環(huán)中配成濃度為1mM的溶液，在65°C振蕩5h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在62°C溫度下反應(yīng)7h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:10。反應(yīng)完畢后分別用二氧六環(huán)和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99.0%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999%。
[0067]實(shí)施例14
[0068]一種基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，首先將長(zhǎng)度為90nm、直徑為12nm的納米微晶纖維素超聲分散在水中，形成pH值為11、濃度為3wt%的納米微晶纖維素懸浮液，然后在密度為0.4g/cm3的PE-co-AA納米纖維氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，噴涂量為0.4g/m2，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠，具體的噴涂工藝參數(shù)為:噴幅為80mm，空氣壓力為0.4MPa，流量為5mL/min，噴涂高度為45cm;烘干的溫度為50°C。測(cè)試表明，梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為50%，孔徑變化率為120%，回彈性能提高了38%。
[0069]采用上述梯度復(fù)合氣凝膠制備降解有機(jī)物材料，首先將蒽醌-2-羧酸溶于四氫呋喃中配成濃度為4mM的溶液，在60°C振蕩4h，然后加入制備好的梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠在60°C溫度下反應(yīng)6h，氣凝膠與蒽醌-2-羧酸的質(zhì)量比為1:4。反應(yīng)完畢后分別用四氫呋喃和水洗滌兩次并烘干，即得到降解有機(jī)物材料。將制備的降解有機(jī)物材料放入濃度為0.2mM的涕滅威溶液中，在UVA 365nm下照射30min，然后去HPLC-MASS測(cè)試，測(cè)得梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠對(duì)涕滅威的去除率為99.3%，在紫外光照射1min后對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率為99.9999 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征是:在氣凝膠表面噴涂納米微晶纖維素懸浮液，經(jīng)烘干成型，形成梯度復(fù)合氣凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述氣凝膠的密度為0.001-0.5g/cm3;所述氣凝膠為熱塑性聚合物納米纖維氣凝膠，為聚酯、聚酰胺、聚烯烴或聚烯烴共聚物納米纖維氣凝膠，所述聚酯為PET、PBT、PCT或PTT，所述聚酰胺為nylon6、nylon66或nylonl212，所述聚稀經(jīng)為L(zhǎng)DPE、iPP或HDPE，所述聚稀經(jīng)共聚物為PVA-co-PE、PE-co-GMA、PE-co-MMA或PE-co-AA。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述噴涂納米微晶纖維素懸浮液的噴涂量為0.01-0.5g/m2，所述納米微晶纖維素懸浮液的濃度為0.01wt%-4wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述納米微晶纖維素懸浮液為經(jīng)超聲分散的納米微晶纖維素在水中的懸浮液，懸浮液的PH值為8-12。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述納米微晶纖維素長(zhǎng)度為l_200nm，直徑為0.5-20nmo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維網(wǎng)絡(luò)狀的梯度復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述噴涂的工藝參數(shù)為:噴幅為50-150mm，空氣壓力為0.1-0.510^，流量為1-5111171^11，噴涂高度為10-50cm;所述烘干的溫度為10-50°Co7.如權(quán)利要求1?6所述的任一項(xiàng)制備方法制得的梯度復(fù)合氣凝膠，其特征是:所述梯度復(fù)合氣凝膠中，納米微晶纖維素方向各異地散布于氣凝膠表面和氣凝膠的淺表層;所述梯度復(fù)合氣凝膠接觸角變化率為20-60%，所述梯度復(fù)合氣凝膠孔徑變化率為20-220 %，回彈性能提高了 5-50 %。8.—種采用權(quán)利要求7所述的梯度復(fù)合氣凝膠制得的重金屬離子吸附材料，其特征是:所述重金屬離子吸附材料為將所述梯度復(fù)合氣凝膠與多元羧酸進(jìn)行表面接枝反應(yīng)而得;所述重金屬離子吸附材料對(duì)重金屬離子吸附率多99%;所述多元羧酸為丁烷四羧酸或檸檬酸，所述重金屬離子為Pb2+、Cr3+、Cr6+、Cd2+、Mn2+或Hg2+。9.一種采用權(quán)利要求7所述的梯度復(fù)合氣凝膠制得的降解有機(jī)物材料，其特征是:所述降解有機(jī)物材料為將所述梯度復(fù)合納米纖維氣凝膠與光催化劑進(jìn)行表面接枝反應(yīng)而得，所述降解有機(jī)物材料在紫外光照射30min后對(duì)有機(jī)物的去除率多99%，在紫外光照射1min后抗菌率為99.9999 %。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的降解有機(jī)物材料，其特征在于，所述光催化劑為蒽醌-2-羧酸;所述有機(jī)物為涕滅威;所述抗菌率是指對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率。
【文檔編號(hào)】A01P1/00GK105921083SQ201610399659
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】王棟, 朱青, 王遙, 閻克路, 李沐芳, 胡春艷
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)