纖維素-銀復(fù)合材料的制備研究

本文用氧化纖維素吸附銀制備了纖維素-銀復(fù)合材料，對(duì)吸附pH、吸附動(dòng)力學(xué)模型、能譜進(jìn)行了分析，并利用FTIR對(duì)纖維素吸附活性官能團(tuán)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：通過(guò)TEMPO氧化的纖維素對(duì)銀有較好的吸附作用，對(duì)Ag+的吸附容量為1.109mmol/g，吸附過(guò)程符合Laguergren模型。FTIR表明，Ag+除可以和氧化纖維素的羧基形成鍵合，纖維素分子內(nèi)羥基6-OH、3′-OH可能參與了銀的吸附，從而使纖維素分子內(nèi)羥基2-OH、3-OH、5-OH間的氫鍵結(jié)合受到影響發(fā)生藍(lán)移。

在諸多復(fù)合材料中，貴金屬負(fù)載或沉積于聚合物基的復(fù)合材料極受關(guān)注，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子學(xué)，光子學(xué)，醫(yī)學(xué)影像學(xué)，藥物輸送，催化和抗菌。纖維素是當(dāng)今世界上可再生、可降解、資源最豐富的生物質(zhì)之一，具有可降解、良好的生物相容性和無(wú)毒性等特點(diǎn)，同時(shí)具有可以制備相關(guān)衍生物和再生纖維素等優(yōu)點(diǎn)。此外，纖維素具有很好的機(jī)械性能，其楊氏模量可達(dá)130GPa，其與凱夫拉纖維或鐵相比極輕。然而，纖維素卻具有較差的抗菌性和導(dǎo)電性，因而影響了其在生物電子材料中的應(yīng)用。

(2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-1-yl)oxyl (TEMPO)是以一種纖維素的選擇性氧化劑，可將纖維素C6上的羥基氧化成羧基。TEMPO氧化纖維具有較好的吸附活性，可吸附水中的染料、有機(jī)物、金屬離子等。而銀相對(duì)于其它大多數(shù)金屬具有許多優(yōu)異的特點(diǎn)，例如優(yōu)良的導(dǎo)電性能、光學(xué)性能、催化作用、生物適應(yīng)性和抗菌性。。

本文利用TEMPO氧化纖維與銀離子自吸附成纖維素-銀復(fù)合材料，并對(duì)吸附pH及吸附動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了分析。

1實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

羧基化改性微晶纖維素（實(shí)驗(yàn)室自制），硝酸銀（阿拉丁試劑有限公司，AR），硝酸（汕頭市西隴化工有限公司，AR），氫氧化鈉（天津市福晨化學(xué)試劑廠，AR），其它藥品均購(gòu)買的分析純商業(yè)產(chǎn)品。

電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀（700-ES，安捷倫科技有限公司），能譜儀（pv8200，伊達(dá)克斯有限公司），真空冷凍干燥器（TreeZone 2.5，Labconco 公司），溶劑過(guò)濾器（T-50，天津津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），微孔濾膜（0.22um，水系，浙江海寧郭店桃園過(guò)濾器材廠）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 氧化微晶纖維素的制備

氧化微晶纖維素的制備改進(jìn)了Tanaka等人[6]的研究方法。取1.0g絕干微晶纖維素加入到裝有160ml磷酸鈉緩沖溶液（pH6.86）的三口瓶中，攪拌，再加入一定量1.0mmol TEMPO、20mmol NaClO2和20mmolNaClO，在水浴鍋中恒溫反應(yīng)24h；加入40ml無(wú)水乙醇終止反應(yīng)，用50%乙醇洗滌兩次除去有機(jī)雜質(zhì)，再用透析袋（美國(guó)聯(lián)合碳化公司，MD44）透析處理除去無(wú)機(jī)鹽（用AgNO3溶液檢測(cè)透析終點(diǎn)）；透析處理之后的產(chǎn)物置于真空冷凍干燥器（Labconco TreeZone 2.5,USA）中干燥，然后置于干燥器中保存，以備后續(xù)檢測(cè)使用。

1.2.2 氧化纖維素對(duì)銀吸附

取一定質(zhì)量氧化微晶纖維素加入到盛有一定體積的去離子水的磨口具塞錐形瓶中，在25℃條件下調(diào)節(jié)pH，再加入1.0ml（0.1M）的AgNO3溶液，于25℃下黑暗處密閉靜置一定時(shí)間后，用孔徑0.22μm的微孔濾膜和溶劑過(guò)濾器組合抽濾，再用10ml去離子水分兩次抽濾洗滌，取1ml清液稀釋至50ml，用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀測(cè)定其中Ag+的濃度。

1.2.3表面素分析

取少量纖維用導(dǎo)電膠貼在載物板上，噴金，放入掃描電子顯微鏡（型號(hào)S-3700N，廠家：日本Hitach公司）中，在100方法倍數(shù)下，取1mm×1mm范圍進(jìn)行能譜掃描。

1.2.4 FTIR分析

取纖維樣品與溴化鉀比例約1:100進(jìn)行壓片。FTIR 測(cè)試條件：掃描次數(shù)32，分辨率4，波數(shù)范圍400——4000cm-1。

2試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)TEMPO氧化的纖維素對(duì)銀有較好的吸附作用，對(duì)Ag+的吸附容量為1.109mmol/g，吸附過(guò)程符合Laguergren模型。

Ag+除可以和氧化纖維素的羧基形成鍵合，纖維素分子內(nèi)羥基6-OH、3′-OH可能參與了銀的吸附，從而使纖維素分子內(nèi)羥基2-OH、3-OH、5-OH間的氫鍵結(jié)合受到影響發(fā)生紅外光譜藍(lán)移，可見(jiàn)Ag+的吸附使纖維素分子內(nèi)氫鍵結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

責(zé)任編輯：葛