基于可修饰胶原纤维构建介孔钛基纳米催化剂及性能研究

发布时间：2020-06-04 08:58

【摘要】：胶原纤维(CF)是废弃动物质资源的主要成分,来源广泛、价廉易得,具有特殊的化学特性和天然的介观结构,其分子上丰富的活性基团易与植物多酚和Ti4+等金属离子结合。而杨梅单宁(BT)作为一种天然植物多酚,其分子上含有大量的邻位酚羟基,也可与多种金属离子形成稳定的五元鳌合环,同时其苯分子的骨架架构具有有效的空间位阻,可作为一种优良的稳定剂来防止纳米颗粒的团聚。因此,胶原纤维接枝杨梅单宁是制备纤维态介孔钛基纳米催化剂的理想生物模板。传统上,钛基纳米催化剂多用于光催化剂,但一直存在禁带宽度大,可见光催化活性弱的问题,常采用金属离子掺杂的手段提高TiO2的可见光催化活性。基于此,本文以杨梅单宁接枝胶原纤维为生物模板,无机金属盐为前驱体,合成出了一系列纤维状金属离子掺杂的介孔TiO2纳米光催化剂,主要研究内容如下:(1)制备Ag掺杂TiO2纳米光催化剂,所制备的催化剂具有均一的介孔结构,完整保存了胶原纤维天然的多级纤维形貌和介观结构。在制备条件的优化中,样品的煅烧温度和Ag的掺杂量都存在一个最佳值,500 ℃和Ag/Ti摩尔比为0.2时,样品的晶相为单一锐钛矿型,晶粒尺寸为7.1nm,明显小于TiO2的9.7nm;比表面积为111.65 m2/g显著高于Ti02的62.21 m2/g;带隙能为2.451 eV,明显小于TiO2的3.131 eV;在可见光下对甲基橙溶液的降解率在40 min内即达到90.3%,远高于未掺杂TiO2的4.34%。可见,掺杂Ag明显提高了TiO2的可见光催化活性。(2)制备Bi掺杂介孔Bix/TiO2纳米纤维光催化剂,该催化剂也完整的复制了胶原纤维的特殊形貌。Bi的掺杂能很好地抑制晶粒的生长,提高催化剂的比表面积,使Ti02的吸收边发生红移。在最佳煅烧温度500 ℃和掺杂量0.02(Bi/Ti摩尔比)下,Bi0.02/TiO2的吸收边红移至448nm,可见光照射60min时,样品对亚甲基蓝溶液的降解率便达93.1%,远高于未掺杂TiO2的41.9%。(3)制备Sn掺杂介孔Ti02纳米纤维,在制备过程中发现,一定量的Sn掺杂会使样品同时具有金红石相和锐钛矿相。例如,在500 ℃的烧温度下,Sn0.03/TiO2纤维就为混晶结构,并且其吸收光谱的红移程度最大为426nm,禁带宽度下降至2.911 eV。此外,锻烧温度和掺杂量会对金红石相产生较大影响,适量金红石相有利于提高催化活性,因此500 ℃下煅烧的Sn0.03/TiO2样品具有最高的催化活性,可见光下,80min内对罗丹明B的降解率为99.1%,显著高于未掺杂TiO2的44.5%。
【图文】：

得到Ａｇｘ／Ｔｉ０２纳米纤维（ｘ为Ａｇ＋与Ｔｉ４＋的摩尔比）。逡逑２．２．２．４邋Ａｇｘ／Ｔｉ０２纤维的制备原理逡逑图２－１为Ａｇ／Ｔｉ０２纤维的合成示意图，，胶原纤维能通过氢键和疏水键和植物逡逑多酚结合，而ＣＦ侧链上的氨基能和醛发生加成反应，因此我们将戊二醛作为逡逑ＣＦ和ＢＴ的交联剂，通过Ｍａｎｎｉｃｈ反应，将ＢＴ牢固地接枝在ＣＦ表面，得到逡逑ＣＦ－ＢＴ；接着利用ＢＴ分子上丰富的羟基基团与Ｔｉ４＋和Ａｇ＋两种离子进行络和，逡逑得到ＣＦ－ＢＴ－Ｔｉ＠Ａｇ前驱体；随后，在空气氛中煅烧脱除模板，在该过程中，大逡逑量的Ｔｉ４＋转化为Ｔｉ０２颗粒并堆砌构成无机纳米纤维的骨架，而少量的Ａｇ＋，一部逡逑分以氧化物的形式掺入Ｔｉ０２＿纳米纤维的无机壁中形成杂质能级，另一部分则被逡逑还原成单质Ａｇ沉积在Ｔｉ０２表面起到电子整流作用。逡逑１５逡逑

２．３．３邋Ｘ－射线粉末衍射逡逑２．３．３．１邋Ａｇ掺杂量对Ｔｉ０２晶体结构的影响逡逑图２－５为在５００邋°Ｃ下煅烧４ｈ的不同掺Ａｇ量的Ａｇｘ／ＴｉＯ２（ｘ邋＝邋０，邋０．０５，邋０．１，逡逑０．５，０．２邋和邋１）纤维的邋ＸＲＤ邋图。由图可知，Ａｇｘ／Ｔｉ０２在邋２０邋为邋２５．４、３８．０、４８．１、逡逑５４．２、５５．０、６２．７、６９．１、７０．４和７５．３°有共同的特征峰，根据ＸＲＤ标准图谱中逡逑卡片ＪＣＰＤＳ８４－１２８６查询可知，这几处的特征峰分别对应锐钛矿Ｔｉ０２邋（１０１）、逡逑（００４）、（２００）、（１０５）、（２１１）、（２０４）、（１１６）、（２２０）、（２１５）晶面的衍射峰，可见合逡逑成的样品都是单一的锐钛矿相Ｔｉ０２。根据衍射峰的尖锐程度可知，Ａｇｘ／Ｔｉ０２的结逡逑晶度都较为完整，在Ａｇ／ｎ0２邋（ｘ邋＝邋０，０．０５，邋０．１，０．５和０．２）的ＸＲＤ图谱中都逡逑未发现Ａｇ２０或ＡｇＧ的特征峰，一方面是由于Ａｇ＋的离子半径（１．２６Ａ）远远大于逡逑Ｔｉ４＋的粒子半径（０．６８邋Ａ）
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张勤文;俞红贤;李莉;荆海霞;魏青;牛海林;薛乾;梁林;;大通牦牛骨骼肌胶原纤维含量增龄性变化特点[J];动物医学进展;2012年08期

2 于萍;;胶原纤维的性能特点和作用[J];明胶科学与技术;2007年04期

3 赵德育,陈伟然,李成合,王雅芳,阎香珍,谢贤春,吉中和,张东;关于小胆管上皮细胞产生胶原纤维的研究[J];科学通报;1988年03期

4 徐经采;;骨形成机制的新概念[J];生物学通报;1988年08期

5 ;问题解答[J];生物学通报;1988年08期

6 潘津生;常新华;于开起;;绵羊皮在3350酸性蛋白酶软化过程中硫酸皮肤素蛋白多糖的变化[J];陕西科技大学学报;1988年04期

7 姜宗来,何光篪;人冠状动脉显微结构成份的定量分析[J];第三军医大学学报;1989年03期

8 宋书进;巩膜胶原纤维骨化生[J];实用眼科杂志;1989年11期

9 范闪;丁绍兰;穆洪军;;影响胶原纤维三维网络多孔结构因素的研究进展[J];应用化工;2018年11期

10 李瑞;单志华;周鑫良;王力武;;真皮革和胶原纤维革的鉴别研究[J];皮革科学与工程;2014年03期

相关会议论文 前10条

1 汤克勇;刘京龙;贾鹏翔;;皮胶原纤维干热收缩机理的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

2 姚伟;沈周锋;;胶原纤维对肥大细胞力学环境的影响[A];第十一届全国生物力学学术会议暨第十三届全国生物流变学学术会议会议论文摘要汇编[C];2015年

3 杨胜波;王国亚;龙胜;张永;;注射性坐骨神经损伤后针刺腧穴对大鼠腓肠肌胶原纤维和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化还原酶的影响[A];中国解剖学会2013年年会论文文摘汇编[C];2013年

4 常耀光;王俊;薛长湖;;海参的“珍珠手镯”:海参岩藻糖基化硫酸软骨素与胶原纤维的超分子构造研究[A];2018年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2018年

5 赵德育;李成合;崔勤;潘延;姬政;;大鼠胰腺实质细胞产生胶原纤维的研究[A];第八次全国电子显微学会议论文摘要集（Ⅰ）[C];1994年

6 廖学品;邓慧;陆忠兵;曹明蓉;石碧;;胶原纤维固化单宁及其对Cu(Ⅱ)的吸附[A];中国化学会第12届反应性高分子（离子交换与吸附）学术研讨会会议论文摘要预印集（一）[C];2004年

7 李建民;石之和;;皮革胶原纤维中单宁的定位[A];第四次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1986年

8 韦小浪;龙金东;谢方方;;PAMAM-PO_3H_2协同PAMAM-COOH模拟DMP-1诱导I型胶原纤维矿化的能力[A];中华口腔医学会第十一次全国牙体牙髓病学学术大会论文汇编[C];2018年

9 廖学品;;基于皮胶原纤维的吸附材料及吸附特性研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会邀请报告[C];2006年

10 赵仁英;程宝箴;周士婷;杨文华;曹珊;;胶原纤维吸附再生金属离子的研究进展[A];2016第十一届全国皮革化学品学术交流会暨中国皮革协会技术委员会第21届年会摘要集[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 姜海燕;装假牙后勿忘补充维生素C[N];中国医药报;2004年

2 李延春;摔倒时别用手支地[N];医药养生保健报;2008年

3 本报记者 杨朝晖;你可以让骨头更结实[N];科技日报;2012年

4 健康时报记者 冯丽安;装假牙后多吃猕猴桃[N];健康时报;2009年

5 雪烟;老人缺铜毛病多[N];大众卫生报;2005年

6 周勤　记者　王春;健康皮肤谁制造[N];科技日报;2007年

7 韩雪;老人更不可缺铜[N];保健时报;2005年

8 芳羽;电脑前 她依然美丽[N];北京科技报;2003年

9 许文巧;拔牙后，先冷敷还是先热敷[N];中国消费者报;2002年

10 空军总医院营养科主任 刘东莉;十二种食用有助于减肥[N];保健时报;2008年

相关博士学位论文 前10条

1 廖学品;基于皮胶原纤维的吸附材料制备及吸附特性研究[D];四川大学;2004年

2 陆爱霞;胶原纤维固化金属离子吸附材料的制备及其对蛋白质、酶和微生物的吸附特性研究[D];四川大学;2006年

3 邹超;类骨结构胶原纤维基多孔磷酸三钙/胶原复合材料的制备、表征和评价[D];浙江大学;2007年

4 袁国强;双峰驼心脏的血液供应和肥大细胞、胶原纤维、心钠肽的分布[D];兰州大学;2011年

5 李刚;核黄素—紫外线A胶原交联对角膜胶原纤维重塑及生物力学稳定性的影响[D];中国人民解放军军医进修学院;2012年

6 朱杰;心肌纤维与Ⅰ型胶原纤维的超微结构及生物力学特性研究[D];西北农林科技大学;2010年

7 马博;基因工程肽EHABP引导胶原纤维内矿化的研究[D];华中科技大学;2017年

8 余晓佳;穴区胶原纤维和肥大细胞在针刺效应中的作用与机制研究[D];复旦大学;2008年

9 罗小娟;大孔介孔硅纳米颗粒负载仿生矿化前驱体进行胶原纤维内矿化的研究[D];华中科技大学;2015年

10 王季;带腓肠肌腱膜的腓动脉穿支皮瓣修复跟腱复杂缺损的实验及临床研究[D];第二军医大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 沈敏娟;PEG/Polysorbate胶束负载无定形磷酸钙体外仿生模拟基质小泡诱导胶原纤维内外矿化[D];天津医科大学;2019年

2 陈薇;基于可修饰胶原纤维构建介孔钛基纳米催化剂及性能研究[D];福州大学;2018年

3 杜建华;I型胶原纤维的制备、改性及其性能研究[D];天津工业大学;2019年

4 邓国鸿;含铀复杂体系下胶原基吸附剂对铀的吸附富集基础研究[D];西南科技大学;2019年

5 王佳;富血小板纤维蛋白促进口腔软组织修复的研究[D];吉林大学;2018年

6 刘京龙;皮胶原纤维的结构与耐干热性能研究[D];郑州大学;2005年

7 于纪东;胶原纤维夹角的计算机图像处理与分析[D];北京工业大学;2002年

8 杨欢;荧光探针法研究胶原蛋白体外自组装行为及胶原纤维热稳定性[D];武汉轻工大学;2015年

9 孟卓君;胶原纤维在离子液体中的溶解与再生及胶原基复合材料的研究[D];郑州大学;2012年

10 于连发;豚鼠房室结形态结构及胶原纤维的增龄性变化[D];山西医科大学;2002年

本文编号：2696149