[发明专利]环保生物羟甲基纤维素光催化复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种环保生物羟甲基纤维素光催化复合膜及其制备方法和应用，属于光催化剂的制备与光催化环境治理领域。环保生物羟甲基纤维素光催化复合膜的制备方法，主要包括如下步骤：(1)大麦秆超声波辅助仿生提取；(2)羟甲基纤维素的提取；(3)大麦秆羟甲基纤维素膜的制备；(4)羟甲基纤维素光催化复合膜的制备。本发明制备的复合膜安全无毒害，可降解，且经济环保，成本低廉，将农业废弃物大麦秆回收利用，实现可循环发展经济。

技术领域

本发明涉及光催化剂的制备与光催化环境治理领域，具体涉及一种羟甲基纤维素光催化复合膜材料。

背景技术

农业废弃物大麦秆结构比较复杂，主要由纤维素、半纤维素、木质素以及其它的一些有机物质组成。其中，纤维素含量约为31％-40％、半纤维素含量约为35％-48％、木质素含量约为11％-25％半纤维素与纤维素结构相似，都是由糖类聚合而形成的高分子化合物。但有区别的是，纤维素只是由一种糖单元(葡萄糖)通过相同的连接方式聚合产生的，而半纤维素是由D-木糖、D-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-半乳糖和D-葡萄糖等的一种或几种结构单元通过氧桥键构成的多糖化合物。因此半纤维素可分为木糖类半纤维素、甘露糖类半纤维素和葡萄糖类半纤维素。同时，不同种类和产地的秸秆中半纤维素的结构和糖的成分不同如麦秆中的半纤维素主要是聚阿拉伯糖葡萄糖醛酸木糖，D-吡喃式木糖基以(1-4)苷键联接成主链，L-呋喃式阿拉伯糖基和D-吡喃式葡萄糖醛酸基分别联接于主链木糖基的C3和C2上形成枝链，有时还存在木糖基枝链和乙酰基枝链；稻草中的半纤维素主要是聚阿拉伯糖葡萄糖醛酸木糖。因此，半纤维素是由不同的糖单元通过不同的结合方式聚合而成的。且半纤维素有支链结构和聚合度较小，一般为50-200，因此半纤维素比纤维素更容易发生降解反应。由于半纤维素的每个糖单元上也有易于反应的羟基和烷氧基基团等，尽管无法具体表示其组成结构式，但可推测发生在半纤维素各个单元上的化学反应比纤维素上的反应更为简单。在半纤维素化学制浆过程中，还可生产玻璃纸、羟甲基纤维素、醋酸纤维素、硝化纤维素、纤维氨基化合物、色谱基以及其他化学物质。

氧化石墨烯(graphene oxide)是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。同时，氧化石墨烯作为金属纳米粒子载体，可显著提高纳米粒子的稳定性。因此，与金属复合的石墨烯基材料既可保留组分自身的性能，还能通过协同作用，增强基体材料的特性并赋予其一些新的功能。现代研究表明，氧化石墨烯-钛纳米复合材料在石墨烯原有和优异性能的基础上实现光催化活性，在日光照射下，对纺织染料甲基红、甲基橙溶液的光催化降解率高，为处理含染料废弃污水提供一种有效的方法，且可以循环使用。

在中国专利ZL 201410558556.2“一种钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用”中公开了一种具有高活性的钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用，该方法得到的钛酸盐纳米片光催化膜材料为无支撑透明、柔性光催化膜，但是催化效率较低，且不能重复使用。在中国专利ZL 201010590771.2“一种用玄武岩纤维负载的TiO2光催化膜的制备方法”中公开了一种用玄武岩纤维负载的TiO2光催化膜的制备方法，该方法在玄武岩纤维表面涂覆TiO2薄膜时需要通过过热蒸汽干燥，在100～150℃下干燥1～2h，并升温速率从150℃升温至450～600℃，并保温2h～3h，需要高温操作，方法复杂。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明一种环保生物羟甲基纤维素光催化复合膜及其制备方法和应用。本发明制备的羟甲基纤维素光催化复合膜由农业废弃物大麦秆提取制备得到，安全可降解，节能环保，制备工艺简单，成本低廉，其光催化效果好，可广泛用于污水处理等领域。

本发明提供一种环保生物羟甲基纤维素光催化复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：