本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)廢水處理中，自由基猝滅是一個重要的過程。自由基是具有不成對電子的高度反應(yīng)性分子或原子，它們在化學(xué)反應(yīng)中起著關(guān)鍵的作用。在工業(yè)廢水處理中，自由基猝滅是指通過加入適當(dāng)?shù)母狈磻?yīng)試劑來中和或消除自由基的過程。這通常是通過添加一種稱為抗氧化劑的物質(zhì)來實現(xiàn)的?？寡趸瘎┠軌虿东@自由基并穩(wěn)定它們，從而防止它們繼續(xù)參與有害的化學(xué)反應(yīng)。

2、二氧化鈰(ceo2)作為一種過渡金屬氧化物材料，以其可逆的ce3+與ce4+之間的轉(zhuǎn)換和具有氧空位的晶體結(jié)構(gòu)而受到廣泛關(guān)注。尤其是二氧化鈰納米顆粒(ceo2-nps)，在自由基猝滅和生物抗氧化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而二氧化鈰納米顆粒在高溫制備和應(yīng)用中存在著團聚的現(xiàn)象，導(dǎo)致其比表面積較大程度下降，限制了其進一步的發(fā)展應(yīng)用。諸多研究表明將其制備為負載型二氧化鈰納米顆粒材料可以有效提高顆粒的分散穩(wěn)定性和比表面積。

3、細菌纖維素(bacterial?cellulose，bc)是例如酯酸桿菌等細菌生產(chǎn)的具有生物親和、可降解、可再生、機械和化學(xué)穩(wěn)定性高、多孔結(jié)構(gòu)賦予的高比表面積等優(yōu)點，可以作為許多納米材料的優(yōu)良載體。并且，細菌纖維素表面有大量的羥基適合充當(dāng)金屬或金屬氧化物顆粒的模板劑和封端劑，以制備多功能細菌纖維素雜化多功能材料。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問題是：本發(fā)明旨在解決二氧化鈰分散性差，易團聚以及高溫制備能耗高等問題。本發(fā)明通過在室溫下通過纖維素表面羥基對ce3+的吸附，利用c6h12n4作為沉淀劑，并被空氣氧化，將ce(oh)4穩(wěn)定負載在細菌纖維素上，最后干燥得到二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料，解決二氧化鈰材料的分散性差、易團聚以及高溫制備能耗高等問題。

2、為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是，提供一種細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法，包括以下步驟：

3、步驟1：室溫下，將細菌纖維素晶須超聲分散于去離子水中，得到分散液1；

4、步驟2：向分散液1中加入ce(no3)2·6h2o并充分混合，得到分散液2；

5、步驟3：向分散液2中逐滴滴加c6h12n4溶液，并攪拌6-24h得到前驅(qū)體1；

6、步驟4：將前驅(qū)體1離心洗滌得到前驅(qū)體2；

7、步驟5：前驅(qū)體2于80℃下干燥24h，即得二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料。

8、步驟6：對二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料進行自由基猝滅率測試。

9、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果為：采用細菌纖維素作為納米顆粒載體，ce(no3)2·6h2o作為鈰源，c6h12n4作為沉淀劑，細菌纖維素表面羥基通過靜電吸附將鈰金屬陽離子吸附，c6h12n4首先作為配體穩(wěn)定體系中的鈰金屬陽離子，同時作為沉淀劑緩慢分解形成堿性微環(huán)境，將鈰金屬陽離子沉淀。得益于空氣中氧氣的緩慢氧化，使得ce3+轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d在細菌纖維素上的ce(oh)4，最后通過干燥，形成二氧化鈰/細屬陽離子吸附，c6h12n4首先作為配體穩(wěn)定體系中的鈰金屬陽離子，同時作為沉淀劑緩慢分解形成堿性微環(huán)境，將鈰金屬陽離子沉淀。得益于空氣中氧氣的緩慢氧化，使得ce3+轉(zhuǎn)變?yōu)樨撦d在細菌纖維素上的ce(oh）4，最后通過干燥，形成二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料。

10、優(yōu)選的，步驟1中細菌纖維素晶須與水的質(zhì)量比為1：16；所述溶劑為去離子水。

11、優(yōu)選的，步驟2中加入ce(no3)2·6h2o與細菌纖維素的質(zhì)量比為(1～8)：25。

12、優(yōu)選的，步驟3c6h12n4溶液與分散液2體積比為1：1，所述溶劑為去離子水。

13、優(yōu)選的，步驟4c6h12n4溶液中c6h12n4與水的質(zhì)量比(1～6)：80。

14、優(yōu)選的，步驟5中離心轉(zhuǎn)速為6000-8200rpm，離心時問為5min；所述洗滌為去離子水洗滌3次。

15、優(yōu)選的，步驟5中干燥溫度為80℃，干燥時間為24h。

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，包括以下有益效果：

17、(1)通過細菌纖維素作為載體材料，調(diào)整ce(no3)2·6h2o與c6h12n4的添加量，成功得到了負載高分散二氧化鈰納米顆粒的二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料；(2)低溫合成避免了高溫合成需要的高能耗，操作簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化大批量制備；(3)制備的二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料具有良好的自由基猝滅效果。

技術(shù)特征：

1.一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟1中細菌纖維素晶須與水的質(zhì)量比為1：16；所述溶劑為去離子水。

3.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟2中加入ce(no3)2·6h2o與細菌纖維素的質(zhì)量比為(1～8)：25。

4.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟3中c6h12n4溶液與分散液1體積比為1：1，所述溶劑為去離子水。

5.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟3中c6h12n4溶液中c6h12n4與水的質(zhì)量比(1～6)：80。

6.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟4中離心轉(zhuǎn)速為6000-8000rpm，離心時間為5min；所述洗滌為去離子水洗滌3次。

7.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟5中干燥溫度為80℃，干燥時間為24h。

8.如權(quán)利要求1所述的一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用，其特征在于：所述步驟6中使用fenton體系產(chǎn)生自由基，其中硫酸亞鐵和過氧化氫的濃度分別0.6mm和1.0mm；將二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料引入fenton體系，以羅丹明b作為顯色劑，并通過紫外-可見光譜法對羅丹明b的濃度進行定量分析以檢測自由基濃度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法及其自由基猝滅應(yīng)用。細菌纖維素低溫原位負載二氧化鈰的方法，包括以下步驟：(1)室溫下，將細菌纖維素分散于溶劑中，得到分散液1；(2)向分散液1加入Ce(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;D混合，得到分散液2；(3)向分散液2加入C<subgt;6</subgt;H<subgt;12</subgt;N<subgt;4</subgt;溶液，攪拌得到前驅(qū)體1；(4)將前驅(qū)體1離心洗滌得到前驅(qū)體2；(5)將前驅(qū)體2干燥，得二氧化鈰/細菌纖維素復(fù)合材料。本發(fā)明利用細菌纖維素作為載體材料，在室溫低能耗條件下獲得均勻分布在細菌纖維素三維網(wǎng)絡(luò)上的尺寸小、分散性高的二氧化鈰納米顆粒。Fenton體系測試顯示，該復(fù)合材料具有良好的的自由基猝滅效果，表明對消除工業(yè)廢水中自由基等方面有著巨大的潛在應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：李文萍,邢世俊,楊加志
受保護的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5