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本研究旨在解决目前竹材存在的尺寸稳定性差、易霉变腐朽、易燃等行业关键难题,首次提出在竹材表面构筑以石墨烯为载体复合纳米结构构建功能型竹材料,赋予竹材优异的疏水特性、尺寸稳定性、光催化降解特性、抗菌防霉特性、导电特性、阻燃特性等,克服竹材自身缺陷问题,拓宽竹材应用领域,提升竹产品附加值具有重要意义。依据仿生理念将石墨烯的网状结构负载在竹材表面,采用水热法合成工艺,再以其为媒介结合纳米制造技术负载了ZnO、TiO2、SiO2、Ag等纳米晶体,制备了几种新型竹基复合材料。采用SEM、TEM等技术检测竹材表面构筑石墨烯基纳米结构的微观形貌,采用XRD测试竹材表面结晶特性,采用FTIR、XPS分析竹材表面化学结构,对材料的形成机理进行探讨。对制备的材料的疏水、尺寸稳定性、光催化降解特性、抗菌防霉特性、导电特性、阻燃特性等进行检测。据此,获得主要研究结果和结论如下:(1)在竹材表面制备了石墨烯纳米片层材料(RGOBT),其形成机理为在氧化石墨烯分散液水热处理过程被还原成还原氧化石墨烯,以层层堆积自组装的方式,在竹材表面通过吸附和氢键共同作用形成保护层。获得的RGOBT新型竹材经防腐测试3个月后,白腐菌引起的质量损失降低12.9%,褐腐菌引起的质量损失率降低34.5%,RGOBT耐腐朽性能得到显著提升。(2)在竹材表面制备了以石墨烯网状结构载体负载ZnO纳米晶体层(RGO@ZnOBT),显著提升竹材的防霉性能,经测试RGO@ZnOBT对黑曲霉的防霉等级为2,对木霉和青霉的防霉等级为0;大肠杆菌接种24h后,RGO@ZnOBT的抑菌圈直径为8mm,RGO@ZnOBT抗菌作用明显;同时热稳定性能较竹材素材也得到了明显改善。(3)在竹材表面制备了以石墨烯网状结构载体负载TiO2纳米晶体层(RGO@ZnOBT),RGO@TiO2BT复合材料具有优异的光催化活性,对罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙溶液经60min光催化降解反应后去除率分别为73.7%、80.7%和88.4%,同时具有较高的热稳定性和优异的防火性能,极限氧指数为33.2%,在空气中难于燃烧,且燃烧后具有自熄灭功能。(4)在竹材表面制备了石墨烯负载球状SiO2晶体层(FAS-RGO@SiO2),直径大小约为0.4μm,负载后竹材表面粗糙度增大。经FAS疏水处理后制备的FAS-RGO@SiO2BT具有优异的疏水性质,对茶、橘子汁、牛奶、咖啡、蓝墨水、红酒、绿果汁等家庭常用水性液体均具有明显的疏水效果,同时对pH值为1-14的溶液均表现出优异的疏水效果。经90d泡水试验后,FAS-RGO@SiO2BT的吸水率为9.7%,厚度膨胀为0.5%,较素材尺寸稳定性大大提升。(5)利用银镜反应在RGOBT表面制备纳米Ag负载层(RGO@AgBT),获得的RGO@AgBT改良竹材具有导电特性,且对罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙溶液经60min光催化降解反应后去除率分别为77.6%、88.8%和78.4%,具有良好的光催化降解特性;对大肠杆菌和金黄葡萄球菌还具有良好的抗菌效果,同时具有优异的阻燃性能,极限氧指数为30.5%,在空气中较难燃烧,且燃烧后容易自发熄灭。