離子回響的纖維素表面修飾研究

《離子回響的纖維素表面修飾研究》是依託浙江大學，由黃建國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：離子回響的纖維素表面修飾研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：黃建國
• 項目類別：面上項目

項目摘要

重金屬離子和有害陰離子對水體和土壤日益嚴重的破壞進而危害人體健康是亟待解決的環境問題之一，因此發展簡便有效的離子檢測方法具有重要的現實意義。本項目擬在纖維素表面修飾的基礎上，建立和發展具有高靈敏度和高選擇性的水體系中有害離子的檢測方法。首先通過表面溶膠－凝膠方法在自然纖維素物質（如濾紙）的納米纖維表面精確沉積金屬氧化物凝膠薄膜，進而經由功能分子自組裝引入對幾種重金屬離子（如汞、鎘和銅等）和有害陰離子（如氟離子和亞硝酸根離子）有特定回響的化學基團，實現基於可見顏色變化的離子檢測。較之傳統的二維平面基底體系，該方法可有效提高對極低濃度的離子的回響從而提高檢測的靈敏度。該研究兼具新型仿生功能納米基礎研究和污染水體檢測分析套用的雙重意義。

結題摘要

自然生物物質特殊的天然結構賦予其人工材料所難以比擬的優異功能，是構建人造功能納米結構材料理想的模板和支架物質。天然纖維素物質作為一種常見的天然高分子化合物，從巨觀到分子層次的獨特階層結構及其在納米層級上的多孔網狀形貌可期賦予以其為模板或支架而製備的有關人造材料獨特的性質和功能。以納米層級的精度和客體基質（無機和有機的）精確複製自然纖維素物質, 能夠最大限度地把其優異性能（如多孔隙結構和高內表面積）引入到相應的人造材料中去。套用表面溶膠－凝膠方法可以在纖維素物質的納米纖維表面以納米級別的厚度可控沉積金屬氧化物凝膠薄膜，特定功能的客體物質能夠進一步地表面組裝於其上，從而得到相應的具有纖維素物質階層狀結構和形貌的人造功能材料。本項目通過表面溶膠－凝膠方法在自然纖維素物質（如濾紙）的納米纖維表面精確沉積金屬氧化物凝膠薄膜，進而經由功能分子自組裝引入對重金屬離子、有害陰離子、小分子和氣體分子有特定回響的化學基團，實現了基於可見顏色變化的高效檢測。較之傳統的二維平面基底體系，該方法可有效提高對極低濃度的離子的回響從而提高檢測的靈敏度。作為本項目的拓展，套用自然纖維素物質為模板設計和製備了系列無機複合功能納米材料，探索了其作為光催化劑降解有機污染物和光裂解水制氫以及作為新型鋰離子電池電極材料的套用。通過本項目的資助，發表研究論文29篇（含一篇發表於期刊 Adv. Mater. 的綜述論文），獲得授權國家發明專利6項；畢業碩士研究生4人，博士研究生5人。