[发明专利]一种孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料的制备方法，包括以下步骤：先通过酸水解法制得纳米纤维素悬浮液，然后将蒙脱土加入到表面活性剂的饱和溶液中制得蒙脱土悬浮液，再将纳米纤维素悬浮液与蒙脱土悬浮液搅拌混合均匀后进行循环剪切均质，得到纤维素/蒙脱土纳米悬浮液；纤维素/蒙脱土纳米悬浮液经超声分散、冷冻干燥和真空干燥处理后，得到孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料。本发明的制备方法操作简单，可控性强，生产成本低；制得的纳米复合载体材料的孔径尺寸为0.1μm～0.5μm，比表面积为40～100m²/g，该材料可自然降解，对环境无害，可作为不同尺寸和不同形态的活性材料载体。

技术领域

本发明涉及高分子纳米复合材料领域，具体涉及一种孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料及其制备方法。

背景技术

近年来，多孔活性物质载体材料在吸附、负载催化、储能等领域得到了广泛的应用，具有广阔的发展前景。纳米纤维素作为一种极具发展潜力的纳米多孔材料，不仅具有来源广泛的先天优势，而且具备多维网络结构、高比表面积、高强度、低热膨胀系数以及高弹性模量等优异性能，被视为玻璃纤维等不可再生纤维的替代品。纳米纤维素在增强复合材料、生物医学载体材料以及光电材料等领域已取得了重大进展。

蒙脱土是膨润土矿物的主要成分，在自然界中的产量丰富，廉价易得，是一类层间有可交换阳离子的二维层状硅酸盐矿物，具有良好的膨胀性、吸附性和阳离子交换性能，常被用作添加剂和填充材料。蒙脱土在微观结构上呈规则的片层排列，其层间距为1nm，蒙脱土的片层结构可以进行剥离，剥离型的蒙脱土由于层间距得到了极大限度的扩展，其不但具有纳米材料的高比表面积、高活性、高分散性，还具备自组装特性。

为提高活性材料的反应效率，工业上常采用多孔材料作为载体，可以增大活性材料的反应面积和单位面积负载量，取得了较为满意的效果。然而，不同条件下，不同活性材料的尺寸、形态具有明显的差异性，多孔载体材料尺寸不均一、不可调的缺陷严重阻碍了活性物质负载以及反应进程，因此，孔径大小的调控对于实现活性物质的高效利用具有十分重要的意义。现有的多孔活性物质载体材料多为金属氧化物、硅胶类材料、碳材料等，不仅制备成本高，密度大，而且制得的材料的孔径不具备可调特性，无法实现活性物质的高效利用。因此，如何有效地制备出孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料，对于实现其在工业中的广泛应用具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，将蒙脱土与纳米纤维素进行高度分散混合，提供一种孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将漂白处理过的纸浆加入到硫酸或盐酸溶液中进行酸水解，水解完成后加入去离子水进行静置分层，然后去除上层清液；

(2)将步骤(1)得到的下层混合液加水进行反复静置直至混合液不再发生沉降分层，再将得到的悬浮液进行透析洗涤；

(3)将步骤(2)洗涤后得到的悬浮液进行离心，得到纳米化的纤维素悬浮液；

(4)将步骤(3)得到的纳米化的纤维素悬浮液和蒙脱土悬浮液搅拌混合均匀，然后进行循环均质，得到纤维素/蒙脱土纳米悬浮液；所述蒙脱土悬浮液是将蒙脱土加入到表面活性剂的饱和溶液中混合均匀制得的；

(5)将步骤(4)得到的纳米悬浮液进行超声分散，然后进行冷冻干燥、真空干燥，即得到所述孔径可调的纤维素与蒙脱土纳米复合载体材料。