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木质纤维素取自于植物纤维这种可再生资源,具有很好的资源优势。因而,木质微/纳米纤维素研究成为可再生微/纳材料中的研究热点。然而,由于纤维素内部存在较高的结晶度以及很强的分子内氢键作用力,很难溶解在传统的有机溶剂中,同时,具有纳米尺度的CNF(cellulose nano fiber)表面含有大量的羟基,极易发生团聚现象。为了使木质纤维素具有较好的分散性,优良磁性以及导电性,以便利用纤维素制备复合导磁、导电材料,进而方便、可控制备木质纤维素基磁性中空材料,制备多功能的纤维素必然对于提高木质纤维素高效、增值利用奠定坚实的应用基础。本研究通过超声波处理木质纤维素制备微/纳米纤维素;而后,利用化学镀的方法使Ni-P粒子在微/纳米纤维素表面进行共沉积,从而形成包覆纤维素表面的金属壳层;然后,再进行第2次化学镀,制备孔径结构可控的磁性中空棒状金属中空材料,并对金属化纤维素进行表征及其相关性能研究。1.采用高能超声波细胞破碎法,通过调整超声波时间、超声功率以及纤维素浓度可控制备微/纳米纤维素。基于单因素试验分析工艺参数对微/纳纤维素的粒径直径的影响,运用Design Expert 8.0软件,利用响应面法对试验数据进行优化预测,优化微/纳米纤维素制备工艺。2.为了使木质纤维素具有较好的分散程度,并使纤维素具备良好的导电性与磁性的金属性质,以便利用纤维素制备复合磁性材料,为亲水材料表面引入憎水物质,提高木质纤维素利用价值。以纤维素分散程度与表面镀层均匀程度为指标,首先进行微/纳米纤维素表面活化,而后进行表面化学镀Ni-P。其次,运用Design Expert 8.0软件,通过响应面法对试验数据进行优化预测,进而优化金属化纤维素工艺并对其表征。3.对不同沉积时间的镀层形貌进行扫描电镜(SEM)与显微镜(BSM)测试表征,基于不同沉积时间的镀层形貌对比,分析镀层均匀程度的变化,推断出微/纳米纤维素表面化学镀Ni-P过程中金属层生长路径。通过对化学镀Ni-P体系热力学与动力学研究,分析并研究化学反应速率与纤维素表面金属镀层生长的关系。4.镀层均匀程度是衡量镀层是否优良的指标,对于微/纳米纤维素而言,同样如此。因而,为了优化纤维素表面金属镀层,首先,在化学镀Ni过程中添加不同浓度纳米粒子,利用纳米粒子的特性改善镀层均匀程度;其次,对基材进行了多次化学镀。结果表明,纳米粒子的添加有利于提高镀层均匀程度,可以通过该方法对镀层粒子粒径与表面形貌进行调控;进行2次化学镀,可制备内腔较均匀而且内腔孔径可控的中空结构;基于复合材料界面的研究基础上,分析界面处金属镀层与基材的结合机理。5.为了研究纤维素基中空磁性镀层结构的形成机制,对制备的木质纤维素基中空磁性材料进行了SEM,TEM,BMS,TGA与VSM等表征。SEM及粒径分析测试证明合成的中空结构为棒状结构,其内、外壁的主要成份为Ni、P、O,其中Ni是主要成份,所占比例较大,Ni在内外壁中所占比例分别为51.39 wt%、87.59 wt%。金属化纤维素粒径均一,且分布较窄。基于TGA测试分析,金属化纤维素失重比仅为7.14 wt%(m1/m2),复合材料中的纤维素质量由原来理论值15.30 wt%下降至4.56 wt%。金属化纤维素饱和磁化强度为9.5 emu/g,矫顽力为18 Oe,剩磁为0.7 emu/g。电阻值为1.69Ω,电导率为16.65 s/cm。氨水与稳定剂硫脲构成的碱/硫脲体系会溶解纤维素。6.主要介绍了制备Ni-Ni O/Ti O2中空复合材料的两种方法——纳米Ti O2与Ni共沉积法和金属化纤维素与钛酸四丁酯(TBOT)热分解法。所制备的Ni/Ti O2材料在400℃煅烧5 h后则转变成Ni-Ni O/Ti O2中空材料。对得到的中空磁性材料进行了SEM,XRD,氮气的吸附-脱附以及光催化等表征。SEM表明高温热处理会增加中空材料表面孔隙结构,该中空结构材料具备优良的电化学性能,中空金属化纤维素复合材料展现出了更高的初始放电容量1295.8 m A?h?g-1和更高的充电能力573.2 m A?h?g-1,所制备的Ni-Ni O/Ti O2材料具备较好的光催化能力,催化剂浓度为2 g/L时,其对于Cu(II)的催化量可达到3376 mg/g。7.详细分析了热处理与镀层性质的相关性。对热处理材料进行SEM,TG/DTG,XRD与VSM表征,结果表明金属化纤维素热处理不会影响其中空结构的空腔尺寸,中空结构的特性不会因高温热处理而改变;经过100℃干燥后的金属化纤维素进行热重测试,其失重比仅为4.54%;金属化纤维素经过300-500℃的热处理后,其衍射峰有明显变化,其XRD图出现很多Ni3P衍射峰,镀层的晶化过程中会出现中间相NixPy,晶化的最终产物是晶体Ni和Ni3P的混合物,化学镀Ni-P层的晶粒尺寸介于4.7到26.8 nm之间。300-400℃温度热处理的金属化纤维素饱和磁化强度与矫顽力有明显改变,镀层的晶型结构发生了较大变化。