[发明专利]一种纳米级木质素基微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米级木质素基微球，包括木质素磺酸钠、间苯二酚、甲醛、溶剂、分散剂、催化剂、界面改性剂和钛源制备而成；所述木质素磺酸钠为3～5重量份、间苯二酚为0.5～2重量份、甲醛为3～4重量份、分散剂为1～3重量份、催化剂为1～3重量份、界面改性剂为1～3重量份、钛源为5～10重量份、溶剂为水50～300重量份和乙醇50～300重量份。本发明还公开了一种微波辅助溶胶凝胶法制备纳米级木质素基微球的方法，可得到具有良好分散性微波辅助纳米级木质素基微球，生物质废弃物的使用有利于降低成本，微波法的使用有助于提高反应效率，制得的纳米复合微球材料，在污水处理、轻质填料等领域有广泛应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种纳米级木质素基微球及其制备方法。

背景技术

光催化由于能在常温常压下反应，且可以直接利用清洁能源太阳能将污染物彻底降解为无机物，成为解决环境污染和能源短缺问题最有应用前景的技术之一。世界上能作为光催化剂的材料众多，包括二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO₂)等多种氧化物半导体。在各种半导体中，由于TiO₂生物和化学惰性、强氧化能力、成本低、长期稳定性和环境友好性，被普遍认为是最有前景的光催化剂。然而，TiO₂低量子效率，需要进一步改性才能用于实际应用中。将 TiO₂固定在载体上是一种有效的方法。负载型光催化剂，比表面积增大，有些载体还能与其发生相互作用，有利于电子与空穴的分离，进而提高光催化效率。同时负载后光催化剂易于分离回收和各种光催化反应器的研制。

碳球是一种理想的载体。目前碳球的制备主要以煤焦油、沥青、石油、聚合物等为原料通过物理化学活化法聚合物混合炭化法、有机凝胶法及模板法制备。 Jones等以煤为原料制备出具有大量孔隙结构、较大比表面积的多孔炭材料，并讨论各反应条件与多孔炭性能的关系。Klett等制备了一系列中间相沥青基泡沫多孔炭，发现溶点低的沥青制备泡沫热导率不受前驱体影响，其孔泡尺寸大。近年来，由于石油、化石等资源的日益短缺，人们开始不断开发新的可再生能源用来代替目前短缺的资源。其中，生物质可以直接以各种化合物和化学质能的形式存在，具有替代短缺能源的条件。木质素磺酸钠是生物质废弃物，主要来源于纸浆废液。选用木质素磺酸钠为原料，不仅用可再生能源代替目前短缺的资源，还可以降低成本。微波能深入到样品内部使其中心温度迅速升高，由里向外传播并使整个样品几乎同时被均匀加热，因此微波加热法能有效提高反应效率和缩短反应时间。目前，微波技术的实际应用实例还比较少，理论知识不够健全，微波法在工业的应用还不是很多。因此，选用木质素磺酸钠为原料，微波辅助制备纳米微球的研究方向有着重要的现实意义和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何以生物质废弃物木质素磺酸钠为原料，微波辅助制备纳米微球。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种纳米级木质素基微球，包括木质素磺酸钠、间苯二酚、甲醛、溶剂、分散剂、催化剂、界面改性剂和钛源制备而成；其中所述木质素磺酸钠为3～5重量份、间苯二酚为0.5～2重量份、甲醛为3～4重量份、分散剂为1～3重量份、催化剂为1～3重量份、界面改性剂为1～3重量份、钛源为5～10重量份、溶剂为水50～300重量份和乙醇50～300重量份。

优选的，所述木质素磺酸钠为3重量份、间苯二酚为2重量份、甲醛为3.5 重量份、分散剂为1重量份、催化剂为1重量份、界面改性剂为1重量份、钛源为5重量份、溶剂为水300重量份和乙醇50重量份。

优选的，所述分散剂为聚乙烯醇、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素中的任意一种。

优选的，所述催化剂为浓氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种。

优选的，所述界面改性剂为环氧稀释剂622、环氧稀释剂636、环氧稀释剂699中的任意一种。