[发明专利]一种木材/WO3纳米片复合材料的制备方法及改性方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种WO₃纳米片复合材料的制备方法及改性方法和应用。

背景技术

木材是一种轻质、纹理美观的可再生生物质材料，广泛应用于建筑、装饰和其他日常生活中。然而，木材同时有各种缺陷。例如，木材细胞壁含有大量的亲水基团，致使其低的尺寸稳定性。因此，许多研究集中在木材的表面改性，尤其是无机化合物与木材表面的键合，使木材朝着智能响应等高端材料发展，引起了研究者们极大的兴趣。

最近，有研究报道具有不同纳米结构的三氧化钨具有优良的物理、光学和电学性能，在智能窗、气体传感器、显示器等方面发挥了特殊的智能功能。因此，许多方法用来制备三氧化钨薄膜，如溶胶-凝胶法、磁控溅射法，化学气相沉积法，水热法，阳极氧化法。其中水热法可以精确控制薄膜的微观结构而展现出极强的竞争力。Talebian等人发现在前驱体中异丙醇的含量可以有效地控制氧化锌纳米晶的成核和生长方向。

发明内容

本发明的目的是要解决现有木材含有大量的亲水基团，尺寸稳定性低，不能在光响应领域和自清洁领域应用的问题，而提供一种木材/WO₃纳米片复合材料的制备方法及改性方法和应用。

一种木材/WO₃纳米片复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、木材预处理：分别使用蒸馏水、丙酮和无水乙醇对木材单板进行超声清洗20min～30min，得到超声清洗后的木材单板；将超声清洗后的木材单板在温度为65℃～85℃下干燥12h～24h，得到处理后的木材单板；

二、制备木材/WO₃纳米片复合材料：将Na₂WO₄·2H₂O溶解到前驱体溶液中，再使用质量分数为95％～98％的硫酸将前驱体溶液酸化至pH值为1.0～3.0，得到反应液；将处理后的木材单板和反应液加入到聚四氟乙烯内衬反应釜中，再将聚四氟乙烯内衬反应釜密封，再将密封的聚四氟乙烯内衬反应釜在温度为110℃～130℃下反应24h～48h，再将密封的聚四氟乙烯内衬反应釜冷却至室温，得到表面含有WO₃纳米片的木材单板；分别使用无水乙醇和蒸馏水对表面含有WO₃纳米片的木材单板清洗3次～5次，再将清洗后的表面含有WO₃纳米片的木材单板在温度为60℃～90℃下干燥24h～36h，得到木材/WO₃纳米片复合材料；

步骤二中所述的前驱体溶液为质量分数为2％～40％的乙醇溶液；

步骤二中所述的Na₂WO₄·2H₂O的质量与前驱体溶液的体积比为(0.8g～1.1g):50mL；

步骤二中所述的处理后的木材单板的表面积与反应液的体积比为(10mm²～15mm²):1mL。

一种木材/WO₃纳米片复合材料的改性方法，是按以下步骤完成的：

将木材/WO₃纳米片复合材料浸入到质量分数为2％的十八烷基三氯硅烷无水乙醇溶液中1h～3h，得到十八烷基三氯硅烷浸泡后的木材/WO₃纳米片复合材料；使用无水乙醇对十八烷基三氯硅烷浸泡后的木材/WO₃纳米片复合材料清洗3次～5次，再在温度为40℃～50℃下干燥2h～4h，得到疏水的木材/WO₃纳米片复合材料，即完成木材/WO₃纳米片复合材料的改性方法；

所述的木材/WO₃纳米片复合材料的比表面积与质量分数为2％的十八烷基三氯硅烷无水乙醇溶液的体积比为(10mm²～15mm²):1mL。

一种木材/WO₃纳米片复合材料作为光智能响应变色材料使用；使用方法为：使用紫外灯照射木材/WO₃纳米片复合材料，该复合材料的颜色由灰白色变为蓝色。

本发明的优点：