CN105801901B - 一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法 - Google Patents
一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105801901B CN105801901B CN201610369040.2A CN201610369040A CN105801901B CN 105801901 B CN105801901 B CN 105801901B CN 201610369040 A CN201610369040 A CN 201610369040A CN 105801901 B CN105801901 B CN 105801901B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- magnetic
- wet gel
- aerogel material
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 95
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 claims abstract description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 5
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims description 89
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 9
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 9
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims description 8
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000009938 salting Methods 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 claims description 6
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 6
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 241000218691 Cupressaceae Species 0.000 claims description 3
- 229910017163 MnFe2O4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001308 Zinc ferrite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910002518 CoFe2O4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008108 microcrystalline cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229940016286 microcrystalline cellulose Drugs 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 8
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 7
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 4
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 4
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SJRXVLUZMMDCNG-UHFFFAOYSA-N Gossypin Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1=C(O)C=C(O)C2=C1OC(C=1C=C(O)C(O)=CC=1)=C(O)C2=O SJRXVLUZMMDCNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- SJRXVLUZMMDCNG-KKPQBLLMSA-N gossypin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1OC1=C(O)C=C(O)C2=C1OC(C=1C=C(O)C(O)=CC=1)=C(O)C2=O SJRXVLUZMMDCNG-KKPQBLLMSA-N 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 238000000696 nitrogen adsorption--desorption isotherm Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Inorganic materials [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000007783 nanoporous material Substances 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- WGEATSXPYVGFCC-UHFFFAOYSA-N zinc ferrite Chemical compound O=[Zn].O=[Fe]O[Fe]=O WGEATSXPYVGFCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
- C08J9/0071—Nanosized fillers, i.e. having at least one dimension below 100 nanometers
- C08J9/008—Nanoparticles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2205/00—Foams characterised by their properties
- C08J2205/02—Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
- C08J2205/026—Aerogel, i.e. a supercritically dried gel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
- C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/01—Magnetic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明涉及一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法。由以下方法制备得到:首先利用碱尿法绿色溶解体系获得再生纤维素溶液;采用溶胶‑凝胶法制备再生纤维素湿凝胶;借助纤维素湿凝胶中多孔结构作为微反应器,利用原位共沉淀法结合高温熟化技术制备磁性纤维素湿凝胶;最后利用二氧化碳超临界干燥工艺制备出较高磁性的纤维素气凝胶材料。本发明制备的磁性纤维素气凝胶材料具有用料简单、复合均一、绿色环保、成本低廉、工艺简捷等优点,有效避免了传统制备方法中简单共混、包埋技术带来的气凝胶材料孔道堵塞、磁性能不均一等问题。
Description
技术领域
本发明属于纳米多孔材料的制备工艺领域,具体涉及一种基于天然高分子材料纤维素为原料的均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法。
背景技术
气凝胶是一种具备纳米多孔网络结构的轻质固体材料,具有低密度、高比表面积、高孔隙率等优异特点,已在多个研究领域得到了广泛的应用。纤维素气凝胶作为第三代气凝胶材料,在继承传统SiO2气凝胶、有机聚合物气凝胶性能的基础上,又融入了自身很多优异的性能——较好的机械强度、延展性、可降解性和可再生性,纤维素气凝胶相比其它气凝胶材料应用于载药、污水处理、食品化妆、催化剂负载等领域具有无与伦比的优势。而磁性纤维素气凝胶材料是一类以高磁性纳米粒子与纤维素材料制备而得到一类具有磁响应特性复合纤维素多孔纳米材料,能够在外加磁场的作用下表现出特殊的磁物理性能,可更好地应用于常规污水处理、靶向药物载体、靶向医用吸附材料及微波吸附等领域,因此加强对低密度、大比表面积、高强度且高负载磁性纳米材料的开发意义重大。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法。该制备方法用料简单、复合均一、绿色环保、成本低廉、工艺简捷,突破了传统制备方法中简单共混、包埋技术导致的气凝胶材料孔道堵塞、磁性能不均一等缺陷。
本发明的技术方案为:本发明利用多孔材料的孔洞结构作为原位共沉淀反应的微反应器,磁性纳米离子直接在纤维素凝胶的孔结构中生成,因而有效抑制磁性纳米粒子的高团聚现象、分散的更加均匀,同时纤维素凝胶中的微孔结构还能有效抑制材料纳米离子的生长、起到控制其尺寸的作用。
本发明的具体技术方案为:一种制备具有均一磁性纤维素气凝胶材料的方法,其具体步骤如下:
(1)将纤维素纤维在磁力搅拌作用下分散到碱脲混合水溶液中,密封后预冷至-20~-5℃,取出后用电动搅拌机搅拌溶解纤维素得到粘稠状溶液,随后离心除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;
(2)将步骤(1)获得的澄清透明的纤维素溶液倒入模具当中置于凝固浴中再生,静置3-5h获得再生纤维素湿凝胶,然后用去离子水浸泡漂洗干净除去再生纤维素湿凝胶中的杂质;得到中性纤维素湿凝胶;
(3)将步骤(2)得到中性纤维素湿凝胶充分浸入到可生成磁性介质的盐溶液中,加入热碱,以湿凝胶的多孔道结构为微反应器,热碱为沉淀剂利用共沉淀方法在湿凝胶的孔洞结构中原位生成具有磁性的纤维素湿凝胶;
(4)将步骤(3)中获得具有磁性的纤维素湿凝胶在恒温水浴中熟化;自然冷却后加入有机溶剂进行溶剂进行置换;然后置于CO2超临界干燥装置中进行干燥处理,最终得到均一磁性纤维素气凝胶材料。
优选步骤(1)中所述的纤维素纤维为棉浆柏、短绒棉或微晶纤维素中的一种;纤维素纤维的聚合度在200-740之间;所述的碱脲混合水溶液中的碱为氢氧化钠或氢氧化锂,脲为尿素或硫脲,纤维素、碱、脲、去离子水的质量比为(2-7):(4.5-9.5):(4.5-30):(80-160)。一方面能够保障纤维素良好的溶解效果,另一方面还可以控制纤维素气凝胶材料的收缩和保障气凝胶强度。
优选步骤(2)中所用的凝固浴为甲醇、乙醇、丙酮、质量分数为5%的硫酸钠或质量分数为5%的稀硫酸溶液中的一种或其混合物。
优选步骤(3)中可生成磁性介质的盐溶液为二价金属离子与Fe3+形成的混合盐溶液,混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.03-0.3mol/L,其中三价铁盐与二价金属盐的物质的量之比为2:1,二价金属离子为Fe2+、Co2+、Mn2+或Zn2+中的一种或几种;所述的盐溶液为含金属离子的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐;生成的磁性介质为Fe3O4、CoFe2O4、MnFe2O4或ZnFe2O4中的一种或其混合物,这些磁性材料比较容易地通过共沉淀制备方法制备,且过程简单。
优选步骤(3)中所述的热碱选用较高浓度的为NaOH、KOH或NH3H2O中的一种或者其混合物;热碱的温度为60-120℃。该法可以保障铁、钴、锌或锰等超顺磁性粒子的沉淀完全,有助于实现快速晶型转变过程,同时也不会湿凝胶的微结构造成破坏。
优选步骤(1)中电动搅拌机的转速为1000-2000rpm,搅拌时间为4-12min;离心机的转速为8000-10000rpm,离心时间为5-10min;步骤(4)中置换次数为10-12次,每次置换时间间隔为12-24h。
优选步骤(4)中所述的恒温水浴温度为60-120℃,熟化时间为1.5-8h。该控制条件一方面可以保证铁、钴、锌或锰等超顺磁性粒子的沉淀完全,磁性粒子的充分长大,同时也不会湿凝胶的微结构造成一定的破坏。
优选步骤(4)中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正己烷、环己烷或丙酮中的一种或其混合液。
优选步骤(4)中所述的二氧化碳超临界干燥法以二氧化碳为干燥介质,温度为40-70℃,高压反应釜内压强为8~12MPa,干燥时间为10~20h。
本发明制备得到的均一磁性纤维素气凝胶材料的比表面积为229-305m2/g,孔隙率为63-82%,孔径尺寸分布范围集中在10-60nm,表观密度为0.0790-0.1308g/cm3,饱和磁化强度为6.32-15.31emu/g。
有益效果:
本发明方法以及由该法制备的具有均一磁响应性能的磁性纤维素基气凝胶材料具有如下特点:
(1)本发明突破传统简单共混、包埋技术,克服磁性气凝胶材料孔道堵塞、磁性能不均一的问题。磁性纳米粒子,由于自身固有属性,极易发生团聚形象,而且纤维素溶液一般都存在比较大的粘度,极易致使磁性纳米粒子在气凝胶结构出现分布不均一现象。以原位共沉淀法在纤维素湿凝胶中直接生成磁性纳米粒子,可使纳米粒子的发布更均一,几乎无团聚现象。而且还可以通过控制纤维素的含量,引入化学交联剂的方法来控制纤维素凝胶结构中的孔结构大小及孔隙率,从而来控制磁性纳米粒子在基体材料中大小以及含量,进而进一步控制磁性纳米材料的性能。
(2)制备条件温和、操作简单,本发明提供了一种具有普适意义用于制备多种磁性气凝胶的方法。利用纤维素湿凝胶或其它湿凝胶的多孔结构作为为微反应器,以热强碱为沉淀剂,通过控制反应体系的pH,利用原位共沉淀法在纤维素凝胶的孔洞结构中生成含有磁性粒子的纤维素湿凝胶。通过控制不同热碱温度、浓度以及磁性初生粒子的不同熟化温度及熟化时间,可制备出多种含不同磁性物质的磁性气凝胶材料。其中,以热碱作为共沉淀反应法的沉淀剂,一方面可以保证磁性粒子快速生成,熟化逐步生长成完整晶型结构;另一方面避免了共沉淀反应中直接高温加热对湿凝胶结构的破坏,从而保障了磁性纤维素气凝胶低密度、高比表面积、高孔隙率等优异特点。
(3)原材料来源广泛、再生性好、绿色环保、成本低廉,所制备的材料性能稳定,应用范围广。本发明所使用的主要原料为纤维素,是当今自然界中储量最大、分布最广、来源丰富、可再生的一类无毒、无污染的天然高分子原材料。磁性纤维素气凝胶材料比表面积为229-305m2/g,孔隙率为63-82%,孔径尺寸分布集中在10-60nm,表观密度为0.0790-0.1508g/cm3,饱和磁化强度为6.32-15.31emu/g。
附图说明
图1是实例1中所制备的纤维素气凝胶与均一磁性纤维素气凝胶材料实物对比电子照片;
图2是实例2中所制备的纤维素气凝胶与均一磁性纤维素气凝胶材料的XRD图;
图3是实例3中所制备的均一磁性纤维素气凝胶材料的氮气吸附脱附等温线图;
图4是实例2中所制备的均一磁性纤维素气凝胶材料的磁滞回线图;
图5是实例4中所制备的均一磁性纤维素气凝胶材料的简易磁性宏观表征图。
具体实施方式
实例1
将质量为3g、聚合度为500的短绒棉纤维素置于60℃真空干燥箱24h充分干燥后在磁力搅拌作用下充分分散到由4.6gLiOH、15g Urea、80.4g H2O形成的氢氧化锂/尿素水溶液中,密封后将混合溶液放入冰箱中预冷至-13℃,立即取出在转速为2000rpm的电动搅拌机作用下搅拌4min溶解得到纤维素粘稠液,随后在转速为10000rpm的条件下离心5min除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;再将获得纤维素溶液倒入模具当中置于乙醇凝固浴中再生,静置3h得到再生纤维素湿凝胶,用去离子水浸泡漂洗再生纤维素湿凝胶洗净凝胶中的LiOH、Urea等杂质。以FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O为原料,准确称取2.7g FeCl3·6H2O和1.0gFeCl2·4H2O溶解到100ml去离子水(氮气驱氧30min)中,此时混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.3mol/L。然后将漂洗干净的再生纤维素水凝胶充分浸入到含Fe3+、Fe2+混合溶液中,充分浸渍时间为24h,浸渍后纤维素凝胶由乳白色完全变成红褐色。再将充分吸附过Fe3 +/Fe2+的湿凝胶转移到体积为50ml浓度为1mol/L温度为90℃的NH3H2O溶液中,加去离子水调控反应体系的pH为11,确保生成产物中无Fe(OH)3的存在。将磁性纤维素湿凝胶置于90℃的恒温水浴锅中充分熟化2h。再将得到的磁性的纤维素湿凝胶自然冷却后浸入甲醇溶液中进行4次溶剂置换,再浸入乙醇溶液中进行4次溶剂置,换每12h置换一次,完全除去凝胶中的水和未反应的杂质。最后将得到的磁性纤维素醇凝胶置于二氧化碳超临界干燥装置中进行干燥处理,反应温度为40℃,高压反应釜内压强为8MPa,干燥时间为20h,最终得到具有均一磁性四氧化三铁纤维素气凝胶。经进一步测试表征发现,该磁性四氧化三铁纤维素气凝胶的饱和磁化强度为15.31emu/g,表观密度为0.0960g/cm3,孔隙率为76%,孔径尺寸分布范围在20-50nm,比表面积为229m2/g。图1是本实例中制备的纤维素气凝胶与均一磁性纤维素气凝胶材料实物对比照片。从图中可以看出,纤维素气凝胶与磁性纤维素气凝胶材料在颜色存在明显的差别,纤维素气凝胶呈乳白色,而磁性纤维素气凝胶成深黑色,与磁性纳米材料的颜色保持一致,且材料表面平整,整个材料呈圆柱体状,具有良好的机械强度。
实例2
将质量为6g、聚合度为500的短绒棉纤维素置于60℃真空干燥箱24h充分干燥后在磁力搅拌作用下充分分散到由9.5gLiOH、30g Urea、160g H2O形成的氢氧化锂/尿素水溶液中,密封后将混合溶液放入冰箱中预冷至-20℃,取出后即刻使用电动搅拌机在2000rpm的条件下搅拌12min得到纤维素粘稠液,随后在转速为8000rpm的条件下离心5min除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;将获得纤维素溶液倒入模具当中置于甲醇/乙醇(体积比为2:1)混合凝固浴中再生,静置3h获得再生纤维素湿凝胶,用去离子水浸泡漂洗再生纤维素湿凝胶洗净凝胶中的碱及尿素等杂质。以FeCl3·6H2O和MnSO4·H2O为原料,准确称取2.8gFeCl3·6H2O和0.845gMnSO4·H2O溶解到100ml去离子水(氮气驱氧30min)中,此时混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.3mol/L。再将漂洗干净的再生纤维素水凝胶充分浸入到含Fe3+、Mn2+混合溶液中,充分浸渍时间为24h,浸渍后纤维素凝胶由乳白色完全变成红褐色。将充分吸附过Fe3+/Mn2+的湿凝胶转移到体积为100ml浓度为1mol/L温度为95℃的NaOH溶液中,再置于95℃的恒温水浴锅中充分熟化2h。再将得到的磁性的纤维素湿凝胶自然冷却后浸入甲醇溶液中进行10次溶剂置换,每12h置换一次,完全除去凝胶中的水和未反应的杂质。后将得到的磁性纤维素醇凝胶置于二氧化碳超临界干燥装置中进行干燥处理,反应温度为70℃,高压反应釜内压强为12MPa,干燥时间为10h,最终得到均一磁性铁酸锰纤维素气凝胶,经测试表征发现,该磁性气凝胶材料的表观密度为0.0960g/cm3,孔隙率为80%,比表面积为239m2/g,孔径尺寸分布范围在10-50nm,饱和磁化强度为9.31emu/g。图2是该实例中纤维素气凝胶与磁性纤维素气凝胶材料的XRD图,从图中可以看出,出现了MnFe2O4的单晶衍射峰,证明了磁性纤维素气凝胶中MnFe2O4的存在。图4是该实例所制备的均一磁性纤维素气凝胶材料的磁滞回线图,两条磁化曲线几乎重合,都经过零磁化点H=0,基本无矫顽力,具有一定的超顺磁性,图中显示该磁性铁酸锰纤维素气凝胶的饱和磁化强度为9.31emu/g。
实例3
将质量为2g、聚合度为720的棉浆柏纤维素置于60℃真空干燥箱24h充分干燥后在磁力搅拌作用下充分分散到由4.6gLiOH、15g Urea、80.4g H2O形成的氢氧化锂/尿素水溶液中,密封后将混合溶液放入冰箱中预冷至-13℃后,取出后即刻使用电动搅拌机在2000rpm的条件下搅拌5min得到纤维素粘稠液,随后在转速为8000rpm的条件下离心5min除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;获得纤维素溶液倒入模具当中置于质量分数为5%稀硫酸凝固浴中再生,静置5h获得再生纤维素湿凝胶,用去离子水浸泡漂洗再生纤维素湿凝胶洗净凝胶中的碱及尿素等杂质。以Fe(NO)3·9H2O和CoCl2·6H2O为原料,准确称取4.04gFe(NO)3·9H2O和1.19g CoCl2·6H2O溶解到1000ml去离子水(氮气驱氧30min)中,此时混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.03mol/L。将洗净的再生纤维素水凝胶充分浸入到含Fe3+、Co2 +混合金属盐溶液中,充分浸渍时间为12h,浸渍后纤维素凝胶由乳白色完全变成红褐色。将充分吸附过Fe3+/Co2+的湿凝胶转移到100mL浓度为1mol/L温度为100℃的热KOH溶液中,再置于100℃的恒温水浴锅中充分熟化1.5h。再将得到的磁性的纤维素湿凝胶自然冷却后浸入丙酮溶液中进行12次溶剂置换,每12h置换一次,完全除去凝胶中的水和未反应的杂质。后将得到的磁性纤维素湿凝胶置于二氧化碳超临界干燥装置中进行干燥处理,反应温度为40℃,高压反应釜内压强为10MPa,干燥时间为10h,最终得到均一磁性纤维素气凝胶。经进一步测试表征发现,该磁性铁酸钴纤维素气凝胶的饱和磁化强度为8.32emu/g,表观密度为0.0790g/cm3,孔隙率为82%,孔径尺寸分布在20-60nm,比表面积为305m2/g。图3是纤维素气凝胶与磁性纤维素气凝胶材料的氮气吸附脱附等温线图,氮气吸附脱附曲线属于IUPAC分类中的IV型,符合多孔材料固有本质特征。
实例4
将质量为3g、聚合度为200的微晶纤维素粉置于60℃真空干燥箱24h充分干燥在磁力搅拌作用下充分分散到由9.5gNaOH:4.5gThiourea:86g H2O形成的氢氧化钠/硫脲水溶液,密封后将混合溶液放入冰箱中预冷至-5℃,立即取出在转速为1000rpm的电动搅拌机作用下搅拌12min溶解得到纤维素粘稠液,随后在转速为8000rpm的条件下离心8min除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;获得纤维素溶液倒入模具当中置于丙酮凝固浴中再生,静置5h后获得再生纤维素湿凝胶,用去离子水浸泡漂洗再生纤维素湿凝胶洗净凝胶中的碱及尿素等杂质。以FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O为原料,准确称取2.7g FeCl3·6H2O和1.0gFeCl2·4H2O溶解到100ml乙醇(氮气驱氧30min)中,此时混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.3mol/L。再将漂洗干净的再生纤维素水凝胶充分浸入到含Fe3+、Fe2+混合金属盐溶液中,充分浸渍时间为36h,此时纤维素凝胶由乳白色完全变成红褐色。将充分吸附过Fe3+/Fe2+的湿凝胶转移到体积为50ml浓度为1mol/L温度为60℃的热NaOH醇溶液中,稀释控制反应体系的pH为11,后置于60℃的恒温水浴锅中充分熟化8h。再将得到的磁性的纤维素湿凝胶自然冷却后浸入乙醇/正己烷(体积比为3:1)混合溶液中进行12次溶剂置换,每12h置换一次,完全除去凝胶中的水和未反应的杂质。最后将得到的磁性纤维素湿凝胶置于二氧化碳超临界干燥装置中进行干燥处理,反应温度为40℃,高压反应釜内压强为10MPa,干燥时间为10h,最终得到均一磁性纤维素气凝胶。经进一步测试表征发现,该磁性四氧化三铁纤维素气凝胶的饱和磁化强度为12.30emu/g,表观密度为0.1090g/cm3,孔隙率为63%,孔径尺寸分布范围集中在10-60nm,比表面积为289m2/g。图5是该实例所制备的磁性纤维素气凝胶材料的简易磁性宏观表征图。
实例5
将质量为7g、聚合度为300的微晶纤维素粉置于60℃真空干燥箱24h充分干燥在磁力搅拌作用下充分分散到由7g LiOH、12g Urea、81g H2O形成的氢氧化锂/尿素水溶液中,密封后将混合溶液放入冰箱中预冷至-13℃,取出后即刻使用电动搅拌机在2000rpm的条件下搅拌5min得到纤维素粘稠液,随后在转速为8000rpm的条件下离心10min除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;获得纤维素溶液倒入模具当中置于质量分数为5%硫酸钠凝固浴中再生,静置5h获得再生纤维素湿凝胶,用去离子水浸泡漂洗再生纤维素湿凝胶洗净凝胶中的LiOH及Urea等杂质。以FeCl3·6H2O、Zn(NO3)2·6H2O、CoCl2·6H2O为原料,准确称取2.7gFeCl3·6H2O、0.985g Zn(NO3)2·6H2O和0.595gCoCl2·6H2O溶解到100ml去离子水(氮气驱氧30min)中,此时混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.03mol/L。将漂洗干净的再生纤维素湿凝胶充分浸入到含Fe3+、Zn2+、Co2+混合金属盐溶液中,充分浸渍时间为24h,此时纤维素凝胶由乳白色完全变成砖红色。再将吸附有Fe3+、Zn2+、Fe2+的湿凝胶转移到100mL浓度为1mol/L温度为120℃的热氨水溶液中,后置于120℃的恒温水浴锅中充分熟化4h。再将得到的磁性的纤维素湿凝胶自然冷却后浸入环己烷溶液中进行12次溶剂置换,每12h置换一次,完全除去凝胶中的水和未反应的杂质。后将得到的磁性纤维素湿凝胶置于二氧化碳超临界干燥装置中进行干燥处理,反应温度为40℃,高压反应釜内压强为10MPa,干燥时间为10h,最终得到具有均一磁性铁酸锌/铁酸锰纤维素复合气凝胶。经进一步测试表征发现,该复合磁性纤维素气凝胶的饱和磁化强度为6.32emu/g,表观密度为0.1308g/cm3,孔隙率为63%,孔径尺寸分布范围在10-50nm,比表面积为279m2/g。
Claims (6)
1.一种制备具有均一磁性纤维素气凝胶材料的方法,其具体步骤如下:
(1)将纤维素纤维分散到碱脲混合水溶液中,密封后预冷至-20~-5℃,取出后用电动搅拌机搅拌溶解纤维素得到粘稠状溶液,随后离心除去气泡得到澄清透明的纤维素溶液;
(2)将步骤(1)获得的澄清透明的纤维素溶液倒入模具当中置于凝固浴中再生,静置3-5h获得再生纤维素湿凝胶,然后用去离子水浸泡漂洗,得到中性纤维素湿凝胶;
(3)将步骤(2)得到中性纤维素湿凝胶充分浸入到可生成磁性介质的盐溶液中,加入热碱,以湿凝胶的多孔道结构为微反应器,热碱为沉淀剂利用共沉淀方法在湿凝胶的孔洞结构中原位生成具有磁性的纤维素湿凝胶;其中所述的可生成磁性介质的盐溶液为二价金属离子与Fe3+形成的混合盐溶液,混合盐溶液总的摩尔质量浓度为0.03-0.3mol/L,其中三价铁盐与二价金属盐的物质的量之比为2:1,二价金属离子为Fe2+、Co2+、Mn2+或Zn2+中的一种或几种;所述的热碱为NaOH、KOH或NH3H2O中的一种或者其混合物;热碱的温度为60-120℃;
(4)将步骤(3)中获得具有磁性的纤维素湿凝胶在恒温水浴中熟化;自然冷却后加入有机溶剂进行溶剂置换;然后置于CO2超临界干燥装置中进行干燥处理,最终得到均一磁性纤维素气凝胶材料;其中所述的恒温水浴温度为60-120℃,熟化时间为1.5-8h;所述的二氧化碳超临界干燥法以二氧化碳为干燥介质,温度为40-70℃,高压反应釜内压强为8~12MPa,干燥时间为10~20h;制备得到的均一磁性纤维素气凝胶材料的比表面积为229-305m2/g,孔隙率为63-82%,孔径尺寸为10-60nm,表观密度为0.0790-0.1308g/cm3,饱和磁化强度为6.32-15.31emu/g。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(1)中所述的纤维素纤维为棉浆柏、短绒棉或微晶纤维素中的一种;纤维素纤维的聚合度在200-740之间;所述的碱脲混合水溶液中的碱为氢氧化钠或氢氧化锂,脲为尿素或硫脲,纤维素、碱、脲、去离子水的质量比为(2-7):(4.5-9.5):(4.5-30):(80-160)。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(2)中所用的凝固浴为甲醇、乙醇、丙酮、硫酸钠或硫酸溶液中的一种或其混合物。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(3)中所述的盐溶液为含金属离子的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐;生成的磁性介质为Fe3O4、CoFe2O4、MnFe2O4或ZnFe2O4中的一种或其混合物。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(1)中电动搅拌机的转速为1000-2000rpm,搅拌时间为4-12min;离心机的转速为8000-10000rpm,离心时间为5-10min;步骤(4)中置换次数为10-12次,每次置换时间间隔为12-24h。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤(4)中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正己烷、环己烷或丙酮中的一种或其混合液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610369040.2A CN105801901B (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610369040.2A CN105801901B (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105801901A CN105801901A (zh) | 2016-07-27 |
CN105801901B true CN105801901B (zh) | 2019-04-19 |
Family
ID=56452159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610369040.2A Active CN105801901B (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105801901B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107416820B (zh) * | 2017-07-18 | 2020-07-31 | 广西大学 | 一种n,o,s掺杂的网状石墨化碳纳米材料的制备方法 |
CN107573535B (zh) * | 2017-08-09 | 2020-07-28 | 华南理工大学 | 一种磁性纤维素气凝胶的制备方法 |
CN108676121B (zh) * | 2018-04-16 | 2021-02-05 | 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 | 一种磁性半纤维素基水凝胶 |
CN109294727A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-01 | 苏州市贝克生物科技有限公司 | 一种橄榄油的精炼方法 |
CN109679134B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 中国农业大学 | 一种淀粉共混纤维素气凝胶及其制备与应用 |
CN110577670A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-17 | 陕西科技大学 | 一种磁性铜铁氧体/棉纤维气凝胶及其制备方法 |
CN111155197B (zh) * | 2020-01-10 | 2021-01-19 | 华南理工大学 | 一种磁性纤维材料及其制备方法和应用 |
CN114747714A (zh) * | 2021-01-11 | 2022-07-15 | 天津科技大学 | 一种新型植物源缓释抗菌磁性气凝胶的制备方法 |
CN115957813A (zh) * | 2021-10-08 | 2023-04-14 | 南京林业大学 | 一种再生纤维素负载铁酸钴催化剂的制备方法及其降解污染物的应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101647077A (zh) * | 2007-03-29 | 2010-02-10 | 瑞典树木科技公司 | 磁性纳米颗粒纤维素材料 |
CN104941610A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-30 | 西安交通大学 | 一种负载一维Fe3O4纳米晶体的磁性水凝胶的制备与应用 |
-
2016
- 2016-05-30 CN CN201610369040.2A patent/CN105801901B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101647077A (zh) * | 2007-03-29 | 2010-02-10 | 瑞典树木科技公司 | 磁性纳米颗粒纤维素材料 |
CN104941610A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-30 | 西安交通大学 | 一种负载一维Fe3O4纳米晶体的磁性水凝胶的制备与应用 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
"Highly flexible magnetic composite aerogels prepared by using cellulose nanofibril networks as templates";Shilin Liu et al.;《Carbohydrate Polymers》;20120323;第89卷;第551-557页 |
"Preparation of superhydrophobic magnetic cellulose sponge for removing oil from water";Huili Peng et al.;《Industrial & Engineering Chemistry Research》;20160111;第832-838页 |
"Synthesis of well-dispersed magnetic CoFe2O4 nanoparticles in cellulose aerogels via a facile oxidative co-precipitation method";Caichao Wan et al.;《Carbohydrate Polymers》;20150805;第134卷;第144-150页 |
"磁性纤维素材料的制备与应用";严秋钫;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20150215;第B016-320页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105801901A (zh) | 2016-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105801901B (zh) | 一种均一磁性纤维素气凝胶材料的制备方法 | |
CN109536137B (zh) | 一种同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊及其制备方法 | |
CN103992774B (zh) | 一种磁性微胶囊相变储能材料及其制备方法 | |
CN106966443B (zh) | 一种过渡金属氧化物/硫化物纳米复合材料的制备方法 | |
CN109082267B (zh) | 一种添加二氧化锰颗粒改善正十八烷/聚苯乙烯相变微胶囊热性能的方法 | |
Shi et al. | Preparation and characterization of core-shell structure Fe3O4@ C magnetic nanoparticles | |
CN103755336B (zh) | 一种纳米铁氧体颗粒的制备方法 | |
CN102391603B (zh) | 一种磁性高分子水凝胶的制备方法 | |
CN104923309B (zh) | 一种超顺磁性Fe3O4-PAMAM-TiO2核-壳结构纳米颗粒光催化剂的制备方法 | |
CN103342393A (zh) | 单分散的超顺磁纳米晶簇胶体核壳复合粒子及其制备方法 | |
CN103680797B (zh) | 一种氟硅烷表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法 | |
CN107628648A (zh) | 一种形貌和尺寸可控的氧化铁颗粒的制备方法 | |
CN109626381A (zh) | 一种壳厚可控的空心二氧化硅椭球的制备方法 | |
CN104229901A (zh) | 一种磁性四氧化三铁纳米粒子的制备方法 | |
CN104194004A (zh) | 一种纳米银-海藻酸钠复合物的绿色合成方法 | |
CN107827164A (zh) | 一种磁场下高产热效率的四氧化三铁纳米颗粒的制备方法 | |
CN112645354A (zh) | 表面改性钠锰铁基普鲁士蓝材料及其制备方法和应用 | |
CN105502463A (zh) | 一种微纳分级孔结构碳酸钙中空微球的制备方法 | |
CN106315684A (zh) | 尺寸可控的球形MnZn铁氧体磁性纳米颗粒的制备方法 | |
CN104353416A (zh) | 一种磁性有序介孔复合材料、制备及其应用 | |
CN104759617A (zh) | 载银纳米粒子的光/温度双响应性杂化微凝胶及其制备 | |
CN102329425B (zh) | 修饰的碳纳米管与铁氧体及聚酰亚胺复合吸波材料制备方法 | |
CN1966459B (zh) | 一种超顺磁锌铁氧体纳米材料及其制备方法 | |
CN114436272A (zh) | 一种高比表面积的介孔二氧化硅纳米片及其制备方法 | |
CN106169567A (zh) | 一种碳包覆的磷酸铁锂正极材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |