[发明专利]一种高性能复合水凝胶在离子液体中的制备方法

说明书

本发明涉及一种一种高性能复合凝胶在离子液体中的制备方法，属于新材料科学领域，应用于环境功能材料、结构材料、催化、能源等领域。提供一种高性能复合水凝胶在离子液体中的制备方法，包括如下步骤：(1)将离子液体加热到规定温度T₁后，在恒温下加入质量分数为1wt％～6wt％的纤维素，搅拌并超声分散，得到一定浓度的纤维素离子液体溶液；(2)将所述纤维素离子液体的温度降低到规定温度T₂后，在恒温下加入纳米零价铁，搅拌并超声分散，得到一定浓度的纳米零价铁和纤维素离子液体混合液；(3)将所得到的最终混合液进行脱泡，用凝固浴再生，洗涤，得到纳米零价铁/纤维素复合水凝胶。

技术领域

本发明涉及一种一种高性能复合凝胶在离子液体中的制备方法，属于新材料科学领域，应用于环境功能材料、结构材料、催化、能源等领域。

背景技术

纳米零价铁具有巨大的活性比表面积，并且兼具还原性和氧化性，适用范围广，已被用于去除地下水中染料、重金属、酚类化合物等污染的去除。但是，目前关于纳米零价铁在环境修复方面仍存在长效性、移动性和潜在的生物毒性等问题，而且在实际应用中，团聚和钝化都会导致纳米零价铁的活性降低。同时，纳米零价铁的分离和恢复仍然是一个需要解决的问题。所以，纳米零价铁在环境修复方面的研究亟需进一步的改善。

离子液体是完全由阴阳离子构成的离子化合物，具有无可燃性、毒性低、电化学窗口宽和热稳定性良好等优点，不仅是纤维素有效溶解的“绿色溶剂”，而且在无机功能纳米材料领域具有广泛的应用。如果利用离子液体作为溶剂，将纤维素和纳米零价铁复合，不仅能溶解纤维素，还能使纳米零价铁均与分散，一举两得。纳米零价铁能够镶嵌在纤维素网络中，则有利于阻止纳米零价铁的团聚，同时得到的一定形状的复合凝胶本身具有一定的比表面积和强的机械性能，更加易于回收和重复利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能优异的纳米零价铁/纤维素复合水凝胶和气凝胶及其在不同离子液体中的制备新方法。

本发明的目的在于提供一种高性能复合水凝胶在离子液体中的制备方法，包括如下步骤：

(1)将离子液体加热到规定温度T₁后，在恒温下加入质量分数为 1wt％～6wt％的纤维素，搅拌并超声分散，得到一定浓度的纤维素离子液体溶液；

(2)将所述纤维素离子液体的温度降低到规定温度T₂后，在恒温下加入纳米零价铁，搅拌并超声分散，得到一定浓度的纳米零价铁和纤维素离子液体混合液；

(3)将所得到的最终混合液进行脱泡，用凝固浴再生，洗涤，得到纳米零价铁/纤维素复合水凝胶。

本发明所述的制备方法，其中，所述离子液体为选自咪唑盐类离子液体、吡啶盐类离子液体、新型胆碱类和非咪唑盐类离子液体中两种以上离子液体的混合液。

本发明所述的制备方法，其中，所述离子液体选自1-丁基-3-甲基咪唑氯化物(BmimCl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体(AmimCl)、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物[C2MIM]Cl、1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐[CMIM]Cl中两种以上离子液体的混合液。

本发明所述的制备方法，其中，所述的纤维素选自棉短绒、针叶木纸浆、阔叶木纸浆、植物秸秆和微晶纤维素中的一种或两种以上。

本发明所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述温度T₁为选自 70℃～130℃的范围，处理时间为2～10小时。

本发明所述的方法，步骤(2)中，所述温度T₂为80℃。

本发明所述的方法，步骤(3)中，所述纳米零价铁和纤维素的混合离子液体溶液中，纳米零价铁和纤维素的质量比为0.1％～50％；所述混合温度为60℃～110℃。