蓖麻油基双微乳液法制备纤维素/银纳米复合材料的研究

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植物油与纤维素作为重要的可再生资源,其综合利用备受关注。植物油微乳液具有良好的生物相容性。纤维素/银纳米复合材料在催化、抗菌、表面增强拉曼散射等方面具有良好的应用前景。目前,通过微波、水热等方法制备该材料时会用到非环保溶剂并且不易控制银纳米粒子(Ag NPs)的尺寸与分散。为此,本文利用构建的两种蓖麻油微乳液来制备该复合材料,并探究其催化性能。以蓖麻油为非极性相,TX-100和正丁醇为表面活性剂与助表面活性剂,离子液体1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐([Emim]Ac)或水作为极性相,均能形成微乳液,但[Emim]Ac体系的成相能力明显大于水体系。[Emim]Ac体系随油相的增加会出现离子液体包油(O/IL)到双连续再到油包离子液体(IL/O)结构的转变,而水体系随水相的增加会出现油包水(W/O)到双连续再到水包油(O/W)结构的变化。IL/O与W/O微乳液的液滴均呈单分散状态而且尺寸随各自极性相与表面活性剂摩尔比的增加而线性增大。IL/O微乳液的微极性随离子液体含量的增加而增大,并且该体系形成的驱动力是表面活性剂与离子液体之间的氢键作用。水能够降低IL/O微乳液的增溶能力且会进入其极性内核。IL/O与W/O微乳液混合后,体系液滴聚结后的尺寸会随极性相总量与表面活性剂摩尔比(Rtotal值)的增加而增大。通过双微乳液法制备纤维素/银纳米复合材料,并用于催化还原4-硝基苯酚。复合材料的形貌分析表明,球状的Ag NPs均匀分布于纤维素表面。随着AgNO3浓度增加,复合材料中银的负载量与Ag NPs的粒径同时增大,Ag NPs的分布也逐渐变得密集。另外,复合材料中Ag NPs的粒径与体系液滴尺寸的变化趋势一致,均随Rtotal值的增加而增大。然而,当反应温度从25℃升高到75℃时,复合材料中Ag NPs的粒径则从271.8 nm减小到149.0 nm。催化结果表明,复合材料的催化能力明显高于无载体的Ag NPs,并且催化速率随其银含量的增多而增大。此外,催化速率最高的催化剂经过8次重复催化后,4-硝基苯酚的转化率无明显改变,依然达到94.0%。
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