[发明专利]一种纳米零价铁/纤维素复合水凝胶在离子液体中的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米零价铁/纤维素复合凝胶以及其在离子液体中的制备方法，属于材料科学领域；提供一种纳米零价铁/纤维素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，在恒温下加入纳米零价铁，搅拌并超声分散，得到一定浓度的纳米零价铁的离子液体溶液；(2)将离子液体加热到规定温度T₂后，在恒温下加入质量分数为1％～10wt％的纤维素制备纤维素离子液体溶液；(3)将所述纳米零价铁离子液体溶液与所述纤维素离子液体溶液搅拌混合，并在规定温度和功率下超声分散；(4)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

本发明涉及一种纳米零价铁/纤维素复合凝胶以及其在离子液体中的制备方法，属于材料科学领域。

背景技术

纳米零价铁是指纳米尺度的单质铁，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，因为纳米零价铁颗粒之间容易团聚，粒径变大，导致其在水中的移动性和有效比表面积降低，而纳米零价铁易与水中的硝酸根和溶解性有机质等反应，使其钝化，从而阻隔了其与污染物的接触。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。

通过与高分子材料复合的方法，不仅可以实现纳米零价铁在宏观条件下均匀分散，而且可以通过纳米零价铁与基底材料的相互作用实现整体材料性能的大幅提高，从而获得具有优异机械性能、反应活性和热学性能的新材料。因此，关于纳米零价铁聚合物复合材料的研究已引起人们的广泛关注。

纤维素，作为世界上最丰富的天然高分子，具有可再生性，生物可降解性，相容性，特殊的机械性能等优点。如果将纤维素和纳米零价铁复合，纳米零价铁能够镶嵌在纤维素网络中，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制备新方法。

本发明的目的在于提供一种纳米零价铁/纤维素复合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，在恒温下加入纳米零价铁，搅拌并超声分散，得到一定浓度的纳米零价铁的离子液体溶液；

(2)将离子液体加热到规定温度T₂后，在恒温下加入质量分数为1％～10wt％的纤维素制备纤维素离子液体溶液；

(3)将所述纳米零价铁离子液体溶液与所述纤维素离子液体溶液搅拌混合，并在规定温度和功率下超声分散；

(4)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。

本发明所述的方法，步骤(1)中，所述温度T₁为80℃，所述纳米零价铁在所述离子液体中的分散温度为70℃～100℃，处理时间为0.5～3小时。

本发明所述的方法，步骤(2)中，所述温度T₂为100℃，所述纤维素在所述离子液体中的分散温度为70℃～100℃，处理时间为0.5～3小时。

本发明所述的方法，步骤(3)中，所述纳米零价铁和纤维素的质量比为0.1％～50％。

本发明所述的方法，在步骤(2)中，所述的纳米零价铁的浓度为1～6mg/ml。