[發明專利]一種孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610051108.2
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105694110B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 卿彥;吳義強;易佳楠;張振;李蕾;馬珊宏
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發明公開了一種孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料的制備方法，包括以下步驟：先通過酸水解法制得納米纖維素懸浮液，然后將蒙脫土加入到表面活性劑的飽和溶液中制得蒙脫土懸浮液，再將納米纖維素懸浮液與蒙脫土懸浮液攪拌混合均勻后進行循環剪切均質，得到纖維素/蒙脫土納米懸浮液；纖維素/蒙脫土納米懸浮液經超聲分散、冷凍干燥和真空干燥處理后，得到孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料。本發明的制備方法操作簡單，可控性強，生產成本低；制得的納米復合載體材料的孔徑尺寸為0.1μm～0.5μm，比表面積為40～100m²/g，該材料可自然降解，對環境無害，可作為不同尺寸和不同形態的活性材料載體。

技術領域

本發明涉及高分子納米復合材料領域，具體涉及一種孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料及其制備方法。

背景技術

近年來，多孔活性物質載體材料在吸附、負載催化、儲能等領域得到了廣泛的應用，具有廣闊的發展前景。納米纖維素作為一種極具發展潛力的納米多孔材料，不僅具有來源廣泛的先天優勢，而且具備多維網絡結構、高比表面積、高強度、低熱膨脹系數以及高彈性模量等優異性能，被視為玻璃纖維等不可再生纖維的替代品。納米纖維素在增強復合材料、生物醫學載體材料以及光電材料等領域已取得了重大進展。

蒙脫土是膨潤土礦物的主要成分，在自然界中的產量豐富，廉價易得，是一類層間有可交換陽離子的二維層狀硅酸鹽礦物，具有良好的膨脹性、吸附性和陽離子交換性能，常被用作添加劑和填充材料。蒙脫土在微觀結構上呈規則的片層排列，其層間距為1nm，蒙脫土的片層結構可以進行剝離，剝離型的蒙脫土由于層間距得到了極大限度的擴展，其不但具有納米材料的高比表面積、高活性、高分散性，還具備自組裝特性。

為提高活性材料的反應效率，工業上常采用多孔材料作為載體，可以增大活性材料的反應面積和單位面積負載量，取得了較為滿意的效果。然而，不同條件下，不同活性材料的尺寸、形態具有明顯的差異性，多孔載體材料尺寸不均一、不可調的缺陷嚴重阻礙了活性物質負載以及反應進程，因此，孔徑大小的調控對于實現活性物質的高效利用具有十分重要的意義。現有的多孔活性物質載體材料多為金屬氧化物、硅膠類材料、碳材料等，不僅制備成本高，密度大，而且制得的材料的孔徑不具備可調特性，無法實現活性物質的高效利用。因此，如何有效地制備出孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料，對于實現其在工業中的廣泛應用具有重大意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，將蒙脫土與納米纖維素進行高度分散混合，提供一種孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將漂白處理過的紙漿加入到硫酸或鹽酸溶液中進行酸水解，水解完成后加入去離子水進行靜置分層，然后去除上層清液；

(2)將步驟(1)得到的下層混合液加水進行反復靜置直至混合液不再發生沉降分層，再將得到的懸浮液進行透析洗滌；

(3)將步驟(2)洗滌后得到的懸浮液進行離心，得到納米化的纖維素懸浮液；

(4)將步驟(3)得到的納米化的纖維素懸浮液和蒙脫土懸浮液攪拌混合均勻，然后進行循環均質，得到纖維素/蒙脫土納米懸浮液；所述蒙脫土懸浮液是將蒙脫土加入到表面活性劑的飽和溶液中混合均勻制得的；

(5)將步驟(4)得到的納米懸浮液進行超聲分散，然后進行冷凍干燥、真空干燥，即得到所述孔徑可調的纖維素與蒙脫土納米復合載體材料。