一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球及其制备方法。该再生纤维素小球新材料，ZnO纳米花瓣的厚度为100～200nm，再生纤维素小球的直径为2～4mmmm。该制备方法以ZnCl2水溶液作为纤维素的溶剂和纳米ZnO的锌源，溶解浆纤维素纤维为纤维素原料，通过低温预处理、溶解、注射成球、原位合成和冷冻干燥，制备出内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球。本发明专利技术制备工艺清洁环保节能，通过原位合成，不通过水热反应，无需加热，制备出内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球，花状纳米ZnO主要分在再生纤维素小球内，不会脱落，在光催化反应中的将具有广泛的应用。

A regenerated cellulose pellet containing flower-like nano-ZnO and its preparation method

The invention discloses a regenerated cellulose pellet containing flower-like nano-ZnO and a preparation method thereof. The new material of regenerated cellulose pellets has the thickness of 100-200 nm and the diameter of regenerated cellulose pellets is 2-4 mm. The regenerated cellulose pellets containing flower-like nano-ZnO were prepared by low-temperature pretreatment, dissolution, injection, in-situ synthesis and freeze-drying, using ZnCl2 aqueous solution as cellulose solvent and zinc source of nano-ZnO, and cellulose fibers as cellulose raw materials. The preparation process of the invention is clean, environmentally friendly and energy-saving. By in-situ synthesis, without hydrothermal reaction and heating, the regenerated cellulose pellets containing flower-like nano-ZnO are prepared. The flower-like nano-ZnO is mainly distributed in the regenerated cellulose pellets and will not fall off. It will be widely used in photocatalytic reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球及其制备方法
本专利技术属于纤维素新材料
，具体涉及到一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料及其制备方法。
技术介绍
与传统的污水治理技术相比，光催化技术具有高效节能、易操作、工艺简化又清洁无毒、无二次污染等优点。目前常用的一些光催化材料主要是半导体材料，纳米ZnO是其中一种具有广阔应用前景的材料。但其在应用中存在难回收的问题，因而需要与一定载体复合以提高其利用效率。目前，常用的无机载体有二氧化硅、硅藻土、氧化铝、炭材料等，无机载体具有密度大(一般仅适用固定床反应器)的特点，限制了其在光催化工程中的应用；有机聚合物载体有聚乙烯等，其密度小，不仅适用于固定床反应器，也可适用于悬浮床反应器，但石油基聚合物不易降解和再生，环境友好性差。
技术实现思路
专利技术目的：针对当前纳米ZnO负载方法的不足，本专利技术的目的是提供一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球，以ZnCl2水溶液作为纤维素的溶剂和纳米ZnO的锌源，将纤维素和ZnCl2两种原料变成均相，采用注射成球、原位合成和冷冻干燥得到内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料。本专利技术的另一目的是提供一种上述内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法所获得的再生纤维素小球。本专利技术还有一目的是提供一种上述再生纤维素小球的应用。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料，ZnO纳米花瓣的厚度为100～200nmnm，再生纤维素小球的直径为2～4mm。一种制备所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的方法，以ZnCl2水溶液作为纤维素的溶剂和纳米ZnO的锌源，溶解浆纤维素纤维为纤维素原料，通过低温预处理、溶解、注射成球、原位合成和冷冻干燥，制备出内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球。所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，ZnCl2水溶液的浓度为65-70wt％。所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，低温预处理为在-10℃～20℃的低温浴槽中预处理2h～4h。所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，原位合成为在50％NaOH水溶液，静置8～16小时。所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，包括以下步骤：1)取纤维素纤维加入到65～70wt％的ZnCl2水溶液中，在-10℃～20℃的低温浴槽中预处理2h～4h；2)将上述液-固物料置于60℃～80℃的水浴锅中加热搅拌，得到透明均一的纤维素溶液；3)用注射器将溶解纤维素的ZnCl2水溶液缓慢注射到50％NaOH水溶液，静置8～16小时，得到内含花状ZnO/再生纤维素小球；4)将步骤3)中的内含花状ZnO/再生纤维素小球水洗至无Cl-后，先放入超低温冰箱内冷冻，结束后将样品置于冷冻干燥机中，干燥结束后，得到内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球。所述的纤维素纤维包括木浆、竹浆或棉浆纤维。所述的纤维素纤维与ZnCl2水溶液的用量关系为1:30～60(质量之比)。所述的内含花状纳米ZnO/再生纤维素小球在光催化反应中的应用。有益效果：与现有产品和技术相比，本专利技术巧妙地以ZnCl2水溶液作为纤维素的溶剂和纳米ZnO的锌源，无需外加其他纤维素溶剂，制备工艺清洁环保。通过原位合成，无需加热，制备工艺具有节能的优点。本专利技术通过新的成型方式和析出条件，不通过水热反应，制备出内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球，花状纳米ZnO主要分在再生纤维素小球内，不会脱落，在光催化反应中的将具有广泛的应用。该方法将ZnO与纤维素复合不仅可以改善ZnO在光催化应用中难回收的缺点，同时也是提高纤维素高值化利用的一种途径，具备很好的实用性。附图说明图1是内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的宏观形貌图；图2是内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球表面的的SEM图；图3是内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球内部的SEM图(2000倍)；图4是内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球内部的SEM图(30000倍)；图5是内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的XRD图；图6是纳米ZnO的XRD标准图。具体实施方式实施例1将2g木浆纤维素纤维加入到100g70％(wt％)的ZnCl2水溶液中，在0℃的低温浴槽中预处理3h。将上述液-固物料置于70℃的水浴锅中加热搅拌，得到透明均一的纤维素溶液。采用注射器将溶解纤维素的ZnCl2水溶液，以小球状的形式注射到50％NaOH水溶液中，静置12小时。过滤出小球，用蒸馏水洗涤小球至无Cl-，放入超低温冰箱内，冷冻结束后将样品置于冷冻干燥机中，干燥结束后，得到内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料，表征结果如图1～6所示。由图1可知，小球的直径为2～4mm。由图2可知，小球的表面是网络状的再生纤维素。由图3和图4可知，ZnO呈花状，花瓣的厚度约为100～200nm。由图5和图6可知，本方法成功地制备了ZnO，基本无其它杂质。实施例2将2g木浆纤维素纤维加入到60g65％(wt％)的ZnCl2水溶液中，在-10℃的低温浴槽中预处理4h。将上述液-固物料置于70℃的水浴锅中加热搅拌，得到透明均一的纤维素溶液。采用注射器将溶解纤维素的ZnCl2水溶液，以小球状的形式注射到50％NaOH水溶液中，静置14小时。过滤出小球，用蒸馏水洗涤小球至无Cl-，放入超低温冰箱内，冷冻结束后将样品置于冷冻干燥机中，干燥结束后，得到内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料。小球的直径为2～4mm，花瓣的厚度约为100～200nm。实施例3将2g棉浆纤维素纤维加入到120g65％(wt％)的ZnCl2水溶液中，在-10℃的低温浴槽中预处理4h。将上述液-固物料置于80℃的水浴锅中加热搅拌，得到透明均一的纤维素溶液。采用注射器将溶解纤维素的ZnCl2水溶液，以小球状的形式注射到50％NaOH水溶液中，静置16小时。过滤出小球，用蒸馏水洗涤小球至无Cl-，放入超低温冰箱内，冷冻结束后将样品置于冷冻干燥机中，干燥结束后，得到内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料。小球的直径为2～4mm，花瓣的厚度约为100～200nm。实施例4将2g竹浆纤维素纤维加入到80g70％(wt％)的ZnCl2水溶液中，在10℃的低温浴槽中预处理2h。将上述液-固物料置于60℃的水浴锅中加热搅拌，得到透明均一的纤维素溶液。采用注射器将溶解纤维素的ZnCl2水溶液，以小球状的形式注射到50％NaOH水溶液中，静置8小时。过滤出小球，用蒸馏水洗涤小球至无Cl-，放入超低温冰箱内，冷冻结束后将样品置于冷冻干燥机中，干燥结束后，得到内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料。小球的直径为2～4mm，花瓣的厚度约为100～200nm实施例5李小保等通过预处理、溶解、析出、水热步骤专利技术了一种纳米ZnO/纤维素凝胶颗粒新材料及其制备方法(CN104941540B)以及一种纳微ZnO/复合纤维素条状材料及其制备方法(CN104941683B)，其纳米ZnO主要为纳米颗粒，光催化降解完甲基橙水溶液(浓度为20mg/L，催化剂用量为4g催化剂/L，500w的紫外灯)需要100min。本专利技术通过新的成型方式和析出条件，不通过水热反应，制备出的花状纳米ZnO再生纤维素小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料，其特征在于，ZnO纳米花瓣的厚度为100～200nm，再生纤维素小球的直径为2～4mm。

【技术特征摘要】
1.一种内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球新材料，其特征在于，ZnO纳米花瓣的厚度为100～200nm，再生纤维素小球的直径为2～4mm。2.一种制备权利要求1所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的方法，其特征在于，以ZnCl2水溶液作为纤维素的溶剂和纳米ZnO的锌源，溶解浆纤维素纤维为纤维素原料，通过低温预处理、溶解、注射成球、原位合成和冷冻干燥，制备出内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球。3.根据权利要求2所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，其特征在于，ZnCl2水溶液的浓度为65～70wt％。4.根据权利要求2所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，其特征在于，低温预处理为在-10℃～20℃的低温浴槽中预处理2h～4h。5.根据权利要求2所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，其特征在于，原位合成为在50％NaOH水溶液，静置8～16小时。6.根据权利要求2所述的内含花状纳米ZnO的再生纤维素小球的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小保，高亚年，周小龙，张雪，李力成，叶菊娣，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32