壳聚糖/壳聚糖接枝氧化石墨烯复合气凝胶的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.005

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (9): 32-37.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.09.005

壳聚糖/壳聚糖接枝氧化石墨烯复合气凝胶的制备及性能研究

陈淑花(), 任子萌, 孙婷婷

大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连 116622

收稿日期:2022-05-05 出版日期:2022-09-26 发布日期:2022-09-26
作者简介:陈淑花（1976—），女，副教授，主要从事功能材料的研发，chensh1976@126.com

Preparation and properties of chitosan/chitosan⁃grafted⁃graphene oxide composite aerogels

CHEN Shuhua(), REN Zimeng, SUN Tingting

College of Environment and Chemical Engineering，Dalian University，Dalian 116622，China

Received:2022-05-05 Online:2022-09-26 Published:2022-09-26

摘要/Abstract

摘要：

以壳聚糖（CS）和壳聚糖接枝氧化石墨烯（CS⁃g⁃GO）为主要原料，通过真空冷冻干燥技术分别制备了CS气凝胶和CS/CS⁃g⁃GO复合气凝胶吸附膜，并通过扫描电子显微镜、红外光谱仪和接触角测量仪等对吸附膜的性能进行了测试和表征，结果表明，CS/CS⁃g⁃GO复合气凝胶的接触角较纯CS大，亲水基团减少；当CS⁃g⁃GO和CS质量比（WCS⁃g⁃GO∶WCS）为100∶1 556、CS⁃g⁃GO的接枝率为76.04 %时制备的复合气凝胶吸附膜对细颗粒物（PM2.5）过滤效率可达到94.1 %；与CS气凝胶相比，过滤效率提高了4.4 %。

关键词: 壳聚糖, 壳聚糖接枝氧化石墨烯, 气凝胶, 细颗粒物, 吸附

Abstract:

The adsorption films based on chitosan （CS）/chitosan⁃g⁃graphene oxide （CS⁃g⁃GO） composite aerogels were prepared through vacuum freeze⁃drying at different mass ratios of two raw materials， and their physical and chemical properties were investigated using SEM， FTIR， and contact angle meter. The results indicated that the filtration efficiency of the composite aerogels reached 94.1 % for PM2.5 filtration at a WCS mass of 0.155 6 g and a grafting rate of 76.04 wt% for CS⁃g⁃GO， which increased by 4.4 % compared to the aerogels without CS⁃g⁃GO.

Key words: chitosan, chitosan grafted graphene oxide, aerogel, fine particulate matter, adsorption

中图分类号:

TQ322.9

陈淑花, 任子萌, 孙婷婷. 壳聚糖/壳聚糖接枝氧化石墨烯复合气凝胶的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 32-37.

CHEN Shuhua, REN Zimeng, SUN Tingting. Preparation and properties of chitosan/chitosan⁃grafted⁃graphene oxide composite aerogels[J]. China Plastics, 2022, 36(9): 32-37.

图/表 12

实验序号	W_CS⁃g⁃GO∶W_CS
1	100∶1 273
2	100∶1 400
3	100∶1 556
4	100∶1 750

表1 CS与CS⁃g⁃GO接枝物的质量比

Tab.1 Mass ratio of CS to CS⁃g⁃GO

图1 制备的气凝胶样品

Fig.1 Appearance of the aerogel samples

图2 过滤装置示意图

Fig.2 Schematic diagram of filter device

图3 不同气凝胶样品的SEM照片

Fig.3 SEM micrographs of the different aerogel samples

图4 CS气凝胶和CS/CS⁃g⁃GO复合气凝胶的水接触角

Fig.4 Water contact angle diagram of pure CS chitosan and CS/CS⁃g⁃GO composite aerogel

图5 CS 和CS/CS⁃g⁃GO气凝胶的FTIR谱图

Fig.5 FTIR spectrum of the CS aerogel and CS/CS⁃g⁃GO composite aerogel

图6 CS含量和CS⁃g⁃GO接枝率对复合气凝胶孔隙率的影响

Fig.6 Effect of different chitosan content and grafting rate on the porosity of composite aerogel

图7 不同WCS⁃g⁃GO∶WCS对复合气凝胶孔隙率的影响

Fig.7 Effect of different WCS⁃g⁃GO∶WCS on the porosity of composite aerogels

图8 CS含量和CS⁃g⁃GO接枝率对气凝胶水蒸气透过率的影响

Fig.8 Effect of different chitosan content and grafting rate on the water vapor transmission rate of aerogel

图9 不同WCS⁃g⁃GO∶WCS对复合气凝胶的水蒸气透过率的影响

Fig.9 Effect of different WCS⁃g⁃GO∶WCS on the water vapor transmission rate of composite aerogel

图10 CS含量和CS⁃g⁃GO接枝率对气凝胶过滤效率的影响

Fig.10 Influence of different chitosan content and grafting rate on the filtration efficiency of aerogel

图11 不同WCS⁃g⁃GO：WCS对复合气凝胶的过滤效率的影响

Fig.11 Effect of different WCS⁃g⁃GO： WCS on the filtration efficiency of composite aerogels

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Preparation and properties of chitosan/chitosan⁃grafted⁃graphene oxide composite aerogels

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