本發明(ming)屬于高分(fen)子復合材料領(ling)域，具體涉及(ji)纖(xian)維素/酚化木質素-fe/biobr復合雙功能氣(qi)凝膠的(de)制備方(fang)法及(ji)應用。

背景技術：

1、水(shui)(shui)資源是(shi)地(di)球上最寶(bao)貴和(he)難以替(ti)代的自然資源之(zhi)一。雖然地(di)球表面(mian)約71％被水(shui)(shui)覆蓋(gai)，但(dan)人(ren)(ren)類能(neng)夠(gou)獲得(de)的淡(dan)水(shui)(shui)僅占0.01％。據(ju)預(yu)測(ce)，到2025年(nian)，世(shi)界(jie)上約三分(fen)之(zhi)二的人(ren)(ren)口(kou)將面(mian)料水(shui)(shui)資源短缺的嚴峻問(wen)題。近年(nian)來，研(yan)究人(ren)(ren)員致力于淡(dan)化資源豐(feng)富的海(hai)水(shui)(shui)以生產新鮮飲(yin)用水(shui)(shui)。然而，傳統的工業(ye)脫鹽技術，包括(kuo)反(fan)滲透(tou)、多(duo)效蒸(zheng)餾(liu)和(he)電滲析，通常需(xu)要復雜的基礎(chu)設施(shi)、集中安裝和(he)高能(neng)耗(hao)，使得(de)它們(men)不適(shi)用于水(shui)(shui)資源匱(kui)乏和(he)較偏遠地(di)區。因此，太陽能(neng)界(jie)面(mian)蒸(zheng)發海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)化技術因其成本低，可持續(xu)，環(huan)境(jing)友好，并且(qie)沒有地(di)理限(xian)制等優勢受到廣泛關注(zhu)。

2、典型(xing)的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)驅動界面蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)器(qi)主要由(you)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層和(he)(he)(he)(he)水傳(chuan)輸(shu)層組成(cheng)(cheng)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)吸(xi)收(shou)層主要由(you)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)材(cai)料組成(cheng)(cheng)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)材(cai)料需要具(ju)(ju)有良好的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)吸(xi)收(shou)率(lv)和(he)(he)(he)(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，水傳(chuan)輸(shu)層需要具(ju)(ju)有合適的(de)(de)(de)(de)孔隙結(jie)構。近年(nian)來(lai)(lai)(lai)，人們開發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)了各種(zhong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)材(cai)料，具(ju)(ju)有寬范圍的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)吸(xi)收(shou)和(he)(he)(he)(he)高太(tai)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，如碳材(cai)料，半導體，共軛聚合物(wu)，和(he)(he)(he)(he)等(deng)離子(zi)體納米(mi)顆粒。太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)器(qi)通過蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)材(cai)料吸(xi)收(shou)太(tai)陽(yang)(yang)熱(re)輻射來(lai)(lai)(lai)工(gong)作(zuo)，蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)材(cai)料將(jiang)能(neng)量定位在蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)表面上，從(cong)而加熱(re)水分子(zi)，促進蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)汽的(de)(de)(de)(de)不(bu)間斷產生(sheng)。這(zhe)種(zhong)機制有效(xiao)(xiao)(xiao)地減少了熱(re)損失(shi)，并(bing)大(da)大(da)提高了蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)性(xing)能(neng)。然而，這(zhe)些材(cai)料很(hen)難再(zai)生(sheng)和(he)(he)(he)(he)降解，且價格昂貴。而大(da)部(bu)分生(sheng)物(wu)質(zhi)材(cai)料蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)器(qi)由(you)于(yu)內(nei)部(bu)孔隙結(jie)構的(de)(de)(de)(de)難以調控(kong)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換和(he)(he)(he)(he)水傳(chuan)輸(shu)性(xing)能(neng)無(wu)法平衡，普遍存在蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)速(su)率(lv)低的(de)(de)(de)(de)問題。因此，選(xuan)用低成(cheng)(cheng)本、可再(zai)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)木(mu)質(zhi)素材(cai)料，通過改(gai)變(bian)木(mu)質(zhi)素含量從(cong)而實現對蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)器(qi)內(nei)部(bu)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)調控(kong)，研(yan)制一種(zhong)兼顧光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)熱(re)轉(zhuan)換和(he)(he)(he)(he)水傳(chuan)輸(shu)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)率(lv)高、耐鹽性(xing)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)器(qi)具(ju)(ju)有重要的(de)(de)(de)(de)意義。此外，由(you)于(yu)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)器(qi)單獨不(bu)能(neng)有效(xiao)(xiao)(xiao)地處理(li)污水或工(gong)業廢(fei)水中的(de)(de)(de)(de)有機污染物(wu)，我(wo)們還將(jiang)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)海水淡化和(he)(he)(he)(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催化降解相結(jie)合。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)催化劑的(de)(de)(de)(de)加入(ru)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)自由(you)基(ji)可以凈化海水中的(de)(de)(de)(de)有機染料等(deng)雜質(zhi)，并(bing)有可能(neng)同時(shi)通過太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)吸(xi)收(shou)裝置系統來(lai)(lai)(lai)凈化廢(fei)水。

3、木(mu)(mu)質(zhi)素(su)是一種天然存在的(de)(de)(de)最豐富的(de)(de)(de)芳香族聚合物(wu)。制(zhi)漿和造紙工(gong)業每年(nian)生(sheng)產(chan)超(chao)過(guo)5000萬噸木(mu)(mu)質(zhi)素(su)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)副產(chan)品，然而，只(zhi)有不到(dao)5％的(de)(de)(de)工(gong)業木(mu)(mu)質(zhi)素(su)被(bei)用作(zuo)增值產(chan)品，其中(zhong)大部分(fen)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)低質(zhi)量燃(ran)料(liao)燃(ran)燒或(huo)直接作(zuo)為(wei)(wei)(wei)污染物(wu)排放。據報道，木(mu)(mu)質(zhi)素(su)分(fen)子的(de)(de)(de)強共軛和π-π堆積可以(yi)促進非輻射遷移并引發光熱(re)(re)轉化(hua)。到(dao)目前為(wei)(wei)(wei)止，在太陽能(neng)界面蒸發系統中(zhong)將木(mu)(mu)質(zhi)素(su)轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)光熱(re)(re)材料(liao)的(de)(de)(de)研究還(huan)很少。木(mu)(mu)質(zhi)素(su)的(de)(de)(de)加入增加了氣(qi)凝(ning)膠的(de)(de)(de)孔徑和親水(shui)(shui)性，這是因為(wei)(wei)(wei)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)具有豐富的(de)(de)(de)親水(shui)(shui)基(ji)團；氣(qi)凝(ning)膠網絡(luo)上的(de)(de)(de)親水(shui)(shui)基(ji)團還(huan)可以(yi)降低蒸發焓(han)，實現(xian)優異的(de)(de)(de)蒸發性能(neng)。因此(ci)，本發明(ming)將木(mu)(mu)質(zhi)素(su)的(de)(de)(de)光熱(re)(re)性能(neng)和結構可調節性相(xiang)結合，提(ti)出了一種纖維(wei)素(su)/酚化(hua)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)-fe氣(qi)凝(ning)膠以(yi)及基(ji)于此(ci)制(zhi)備的(de)(de)(de)纖維(wei)素(su)/酚化(hua)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)-fe/biobr復合雙(shuang)功能(neng)氣(qi)凝(ning)膠。

技術實現思路

1、為了解決現有技術(shu)中的問題，本發(fa)明(ming)提供了一種纖維素/酚(fen)化(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)素-fe氣凝膠及其(qi)制(zhi)備方法和(he)應(ying)用。具(ju)體地(di)，本發(fa)明(ming)用酚(fen)化(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)素-fe作為光熱轉換(huan)材料，并改變(bian)其(qi)質(zhi)(zhi)量使其(qi)對(dui)太(tai)陽能蒸發(fa)器孔(kong)徑(jing)形(xing)貌產生調控。將酚(fen)化(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)素-fe與(yu)光催化(hua)劑biobr復合，可(ke)同步應(ying)用于太(tai)陽能海水淡化(hua)和(he)有機污染(ran)物降(jiang)解。

2、為實現上述(shu)目(mu)的，本(ben)發明提出了如下(xia)技(ji)術方案：

3、本發(fa)明的第(di)一(yi)個目的是提(ti)供一(yi)種纖維素(su)/酚化木質素(su)-fe氣(qi)凝膠的制備方(fang)法，所述方(fang)法包括(kuo)以下步驟：

4、s1：將酚(fen)化(hua)(hua)木質(zhi)素(su)(su)-fe粉末分散在tempo氧化(hua)(hua)纖(xian)維素(su)(su)納米纖(xian)維懸浮液中得到(dao)混(hun)合(he)溶液，并攪拌均勻，靜置，得到(dao)纖(xian)維素(su)(su)/酚(fen)化(hua)(hua)木質(zhi)素(su)(su)-fe復合(he)水凝膠；

5、s2：將水凝(ning)膠(jiao)在液氮環(huan)境下定(ding)向冷(leng)凍，并真空干燥(zao)，得到纖(xian)維(wei)素(su)/酚化木質(zhi)素(su)-fe復(fu)合氣凝(ning)膠(jiao)。

6、進一步的，s1所述tempo氧化纖(xian)維素納米纖(xian)維懸浮液中，tempo氧化纖(xian)維素固含(han)量為(wei)2～2.5wt.％；

7、tempo氧化(hua)纖(xian)維素(su)納米(mi)纖(xian)維懸(xuan)浮(fu)液中的tempo氧化(hua)纖(xian)維素(su)、酚化(hua)木(mu)質(zhi)素(su)-fe粉末的質(zhi)量(liang)比為：(0.04-0.05)：(0.08-0.1)；

8、s2所述定向冷凍(dong)的溫(wen)度為(wei)-196℃，真空冷凍(dong)干燥的溫(wen)度為(wei)-56～-60℃，干燥時間為(wei)12-24小時。

9、進一步的(de)，s1所述(shu)酚化木(mu)質素-fe的(de)制備方法包括以下步驟：

10、(1)將木(mu)(mu)質(zhi)素溶(rong)于(yu)(yu)苯(ben)酚中(zhong)(zhong)，向(xiang)體(ti)系中(zhong)(zhong)加入硫酸溶(rong)液(ye)作為催化劑，在120℃下加熱攪(jiao)拌，得(de)到(dao)(dao)木(mu)(mu)質(zhi)素-苯(ben)酚體(ti)系；待反應完成并(bing)冷卻至室溫后，將木(mu)(mu)質(zhi)素-苯(ben)酚體(ti)系溶(rong)解(jie)于(yu)(yu)丙(bing)酮-水溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，并(bing)將混合物溶(rong)于(yu)(yu)硫酸溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，靜(jing)置，沉(chen)淀；再經離心，洗(xi)滌，冷凍干(gan)燥得(de)到(dao)(dao)酚化木(mu)(mu)質(zhi)素；

11、(2)將酚(fen)(fen)(fen)化(hua)木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)素和fecl3·6h2o溶于去離(li)子(zi)水中,并(bing)加入naoh將ph調節至12,得(de)(de)到酚(fen)(fen)(fen)化(hua)木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)素-fe體(ti)系(xi)，在(zai)室溫(wen)下攪(jiao)拌至溶液(ye)變成黑色；將通過離(li)心獲得(de)(de)的沉(chen)淀粉末用水洗滌(di)至中性，冷凍干(gan)燥，得(de)(de)到酚(fen)(fen)(fen)化(hua)木(mu)(mu)質(zhi)(zhi)素-fe。

12、進一步的(de)，步驟(1)所述(shu)木質素(su)、苯酚的(de)質量比為(wei)(wei)：(5-7)：(10-15)；丙酮(tong)(tong)-水溶液(ye)中(zhong)丙酮(tong)(tong)、水的(de)體(ti)積(ji)比為(wei)(wei)：9：1；步驟(2)所述(shu)酚化木質素(su)、fecl3·6h2o的(de)質量比為(wei)(wei)(0.1-0.2)：(0.3-1)，所述(shu)酚化木質素(su)在離子水中(zhong)的(de)濃度為(wei)(wei)10-20wt％。

13、進(jin)一步的，s1所述tempo氧化纖(xian)維素納米纖(xian)維懸浮液的制備方法包括以下步驟：

14、(1)在(zai)去離子水中加入(ru)tempo和(he)nabr并不斷攪(jiao)拌，得到(dao)tempo-nabr反應(ying)(ying)體系(xi)；將(jiang)纖維素分(fen)散(san)在(zai)tempo-nabr反應(ying)(ying)體系(xi)中，直到(dao)tempo和(he)nabr完全溶解且纖維素充分(fen)分(fen)散(san)，加入(ru)naclo溶液將(jiang)反應(ying)(ying)體系(xi)的(de)ph值(zhi)調整在(zai)10-11，將(jiang)0.5m?naoh緩慢(man)滴入(ru)反應(ying)(ying)體系(xi)6-7h，保持反應(ying)(ying)體系(xi)的(de)ph值(zhi)在(zai)10-11；

15、優選的，所述(shu)纖(xian)維素(su)長度>1μm；

16、(2)待反應結束(shu)后，將(jiang)所得產物(wu)再分散于去離(li)子水中，洗滌至中性(xing)，得到tempo氧(yang)化(hua)(hua)纖(xian)維(wei)素(su)懸浮液(ye)；將(jiang)tempo氧(yang)化(hua)(hua)纖(xian)維(wei)素(su)懸浮液(ye)置(zhi)于冰水浴(yu)中超聲處理，得到tempo氧(yang)化(hua)(hua)纖(xian)維(wei)素(su)納米纖(xian)維(wei)懸浮液(ye)。

17、進一步的，(1)中，所述(shu)纖維素、tempo和(he)nabr質量(liang)比為(1.5-2.5)、(0.02-0.04)：(0.2-0.4)，tempo-nabr反應體(ti)系中tempo和(he)nabr的總(zong)固含量(liang)為0.08-0.2wt％。

18、本(ben)發明的(de)第二個(ge)目的(de)是提(ti)供一種纖維素/酚(fen)化木質(zhi)素-fe氣凝膠，采(cai)用(yong)前述(shu)制備方法制備得到。

19、本發明的(de)第(di)三(san)個目的(de)是提供前述纖維素(su)/酚化木質素(su)-fe氣(qi)凝(ning)膠在在太陽能(neng)驅動海水淡化中的(de)應用。

20、本發明的(de)第四個目的(de)是提供一(yi)種纖維素/酚化木(mu)質素-fe/biobr復(fu)合(he)雙功能氣凝膠的(de)制備方法(fa)(fa)，所述方法(fa)(fa)包括以下步驟：

21、s1：將酚化(hua)木(mu)質(zhi)素-fe粉(fen)末和(he)biobr-酚化(hua)木(mu)質(zhi)素-fe粉(fen)末分(fen)散在tempo氧化(hua)纖(xian)維素納米纖(xian)維懸浮液中得到混合溶液，并攪拌(ban)均勻，靜置，得到纖(xian)維素/酚化(hua)木(mu)質(zhi)素-fe/biobr復合水凝(ning)膠；

22、s2：將水凝膠(jiao)在液氮環境下定(ding)向冷凍，并真(zhen)空干燥，得到(dao)纖(xian)維(wei)素(su)/酚化木質(zhi)素(su)-fe/biobr復合氣凝膠(jiao)。

23、優選的(de)(de)，所(suo)述復合氣凝(ning)膠定(ding)向冷凍的(de)(de)溫度(du)(du)為-196℃，真空(kong)冷凍干(gan)(gan)燥(zao)的(de)(de)溫度(du)(du)為-56～-60℃，干(gan)(gan)燥(zao)時間為12-24小時。

24、進一步的，s1所述tempo氧化(hua)纖維素納米纖維懸浮液中，tempo氧化(hua)纖維素固(gu)含量為2～2.5wt.％；

25、tempo氧化纖(xian)維素納(na)米纖(xian)維懸浮液中的(de)(de)tempo氧化纖(xian)維素、酚化木質(zhi)素-fe、biobr-酚化木質(zhi)素-fe的(de)(de)質(zhi)量比為：(0.04-0.05)：(0.08-0.1)：(0.02-0.05)。

26、進一步(bu)的(de)，s1所(suo)述(shu)biobr-酚化木質素-fe的(de)制(zhi)備方法包(bao)括以下步(bu)驟：

27、向乙二醇(chun)溶液中(zhong)依次加入kbr和bi(no3)3·5h2o攪拌至(zhi)完全(quan)溶解，得到biobr前驅體溶液；向biobr前驅體溶液中(zhong)加入酚(fen)化木質素(su)-fe粉末，攪拌至(zhi)無顆粒狀態，進行溶劑(ji)熱反應，反應結束后收集沉淀(dian)，分(fen)別用無水乙醇(chun)和去離子水洗滌沉淀(dian)，烘干，得到biobr/酚(fen)化木質素(su)-fe。

28、進(jin)一步(bu)的，所(suo)述kbr、bi(no3)3·5h2o、酚(fen)化(hua)木質素-fe和乙二醇溶液的質量(liang)比為：(0.1-0.5)：(0.8-1)：(0.03-0.08)：(20-30)。

29、本發(fa)明的(de)(de)第五個目(mu)的(de)(de)是提供一(yi)種纖維(wei)素(su)/酚化木質素(su)-fe/biobr復(fu)合(he)雙(shuang)功能氣凝(ning)膠，所(suo)述纖維(wei)素(su)/酚化木質素(su)-fe/biobr復(fu)合(he)雙(shuang)功能氣凝(ning)膠采用前述制(zhi)備(bei)方法制(zhi)備(bei)得到。

30、本(ben)發明的(de)第六個目的(de)是(shi)提供(gong)前述(shu)纖維素(su)/酚化木質素(su)-fe/biobr復合雙功能氣凝膠在(zai)太(tai)陽能驅動海水(shui)(shui)淡化和(he)/或(huo)光催化降解染料廢水(shui)(shui)處理中的(de)應用。

31、在(zai)某個特殊的(de)實施例(li)中，所述廢水(shui)為含(han)有(you)有(you)機(ji)染料的(de)廢水(shui)；在(zai)一些實施場景下，所述機(ji)染料的(de)廢水(shui)主要污染物為羅丹明b。

32、進一步(bu)的，所述(shu)纖(xian)維素(su)(su)/酚化(hua)木質素(su)(su)-fe/biobr復合雙功能氣凝(ning)膠在太(tai)陽(yang)(yang)能蒸發(fa)器中的應用(yong)，所述(shu)太(tai)陽(yang)(yang)能蒸發(fa)器中的光(guang)熱(re)材料(liao)酚化(hua)木質素(su)(su)-fe，其在氣凝(ning)膠中還起到與(yu)纖(xian)維素(su)(su)交聯的作用(yong)；

33、優選(xuan)的，所述biobr-酚化(hua)(hua)木(mu)質素(su)-fe復合(he)物包(bao)括(kuo)biobr，酚化(hua)(hua)木(mu)質素(su)和fe3+；

34、所(suo)述(shu)氣凝膠(jiao)基(ji)體包(bao)括tempo氧化纖維素納米纖維，酚化木質素-fe和biobr-酚化木質素-fe；

35、本(ben)發(fa)明借助(zhu)木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)功能(neng)多樣性減(jian)少化學組分的(de)(de)(de)(de)(de)過量(liang)(liang)使用。木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)是植物(wu)細(xi)胞(bao)壁中的(de)(de)(de)(de)(de)三種主要組分之一，是由通(tong)過碳(tan)-氧鍵(jian)和碳(tan)-碳(tan)鍵(jian)連接的(de)(de)(de)(de)(de)三個(ge)苯基(ji)丙烷單元形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)然芳香(xiang)族聚合物(wu)。木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)由于其豐富的(de)(de)(de)(de)(de)芳香(xiang)環結(jie)構(gou)、脂(zhi)肪族和芳香(xiang)族羥(qian)基(ji)以(yi)及醌基(ji)而能(neng)夠實現π-π堆疊(die)，可(ke)以(yi)進(jin)行非(fei)(fei)輻射遷(qian)移(yi)并引(yin)發(fa)光(guang)(guang)熱(re)(re)轉換。木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)酚(fen)化后具(ju)有大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)酚(fen)羥(qian)基(ji)，形(xing)(xing)成強大的(de)(de)(de)(de)(de)π-π共(gong)軛(e)(e)結(jie)構(gou)，可(ke)以(yi)有效地促進(jin)非(fei)(fei)輻射遷(qian)移(yi)產生(sheng)光(guang)(guang)熱(re)(re)轉換，是一種優異的(de)(de)(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)光(guang)(guang)吸收材料。本(ben)發(fa)明將具(ju)有多酚(fen)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)酚(fen)化木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)與(yu)fe3+在堿性條件下發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)，酚(fen)化木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)中的(de)(de)(de)(de)(de)酚(fen)羥(qian)基(ji)與(yu)fe?3+形(xing)(xing)成金屬絡合物(wu)。fe3+不僅可(ke)以(yi)被光(guang)(guang)子激發(fa)并在內部(bu)d軌道中經歷d-d躍遷(qian)，而且還(huan)可(ke)以(yi)有效地降低酚(fen)化木(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)網絡的(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)隙，并與(yu)π-π共(gong)軛(e)(e)結(jie)構(gou)協同獲(huo)得更強大的(de)(de)(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)-熱(re)(re)能(neng)轉換能(neng)力(li)。

36、在半導(dao)體光(guang)(guang)催化(hua)劑(ji)中，biobr具有(you)(you)合適的(de)(de)帶(dai)隙(2.9ev)、強氧化(hua)性和(he)可(ke)見光(guang)(guang)下的(de)(de)化(hua)學穩定性。在和(he)酚(fen)化(hua)木質(zhi)素(su)-fe結合之后(hou)，催化(hua)劑(ji)的(de)(de)光(guang)(guang)吸(xi)收能力增(zeng)強，酚(fen)化(hua)木質(zhi)素(su)的(de)(de)π-π鍵將(jiang)誘導(dao)價帶(dai)(vb)上的(de)(de)光(guang)(guang)生(sheng)電子(zi)遷移(yi)到biobr的(de)(de)導(dao)帶(dai)(cb)，而(er)部分(fen)(fen)電子(zi)轉移(yi)到酚(fen)化(hua)木質(zhi)素(su)-fe并且空穴(h+)保留在導(dao)帶(dai)上，促進(jin)了(le)光(guang)(guang)致發光(guang)(guang)產生(sheng)的(de)(de)電子(zi)-空穴對(dui)的(de)(de)有(you)(you)效分(fen)(fen)離，從而(er)提高了(le)光(guang)(guang)催化(hua)劑(ji)在光(guang)(guang)催化(hua)反(fan)應中的(de)(de)性能。光(guang)(guang)生(sheng)電子(zi)與(yu)水(shui)中溶解氧結合產生(sheng)超氧自由基，空穴(h+)與(yu)-oh反(fan)應生(sheng)成羥基自由基，超氧自由基和(he)羥基自由基可(ke)以將(jiang)染料(liao)降解為(wei)水(shui)分(fen)(fen)子(zi)。

37、本(ben)發明利用酚化(hua)木質素(su)-fe表面的(de)(de)(de)(de)羥(qian)基(ji)與tempo氧化(hua)纖維素(su)納米纖維表面的(de)(de)(de)(de)羥(qian)基(ji)、羧基(ji)交聯，形成(cheng)氫鍵；同(tong)時，fe3+可以與纖維素(su)的(de)(de)(de)(de)羥(qian)基(ji)、羧基(ji)形成(cheng)復合(he)交聯，從而(er)提高所得氣凝(ning)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)力學(xue)性能(neng)，形成(cheng)一個(ge)三(san)維網絡多孔(kong)結構(gou)氣凝(ning)膠(jiao)(jiao)。復合(he)氣凝(ning)膠(jiao)(jiao)具有親水而(er)不溶于水的(de)(de)(de)(de)特殊性能(neng)，用于海水淡(dan)化(hua)過程(cheng)中水蒸氣的(de)(de)(de)(de)逸出。將(jiang)biobr-酚化(hua)木質素(su)-fe復合(he)物作為光催(cui)化(hua)劑參與氣凝(ning)膠(jiao)(jiao)網絡的(de)(de)(de)(de)構(gou)建，借助(zhu)氣凝(ning)膠(jiao)(jiao)強大(da)的(de)(de)(de)(de)三(san)維網絡結構(gou)和化(hua)學(xue)鍵合(he)將(jiang)其(qi)固定，在太陽能(neng)驅(qu)動海水淡(dan)化(hua)過程(cheng)中參與光催(cui)化(hua)降(jiang)解羅丹明b染料廢水。

38、本發明的有益效果(guo)為：

39、1.本發明制備(bei)得(de)到(dao)的纖(xian)維(wei)素(su)/酚化(hua)(hua)(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)(zhi)素(su)-fe氣凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)和纖(xian)維(wei)素(su)/酚化(hua)(hua)(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)(zhi)素(su)-fe/biobr復(fu)(fu)合(he)(he)雙功能氣凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)，全部(bu)來源均為生物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)材料，充(chong)分實現了(le)廢棄生物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)的再度利用，具有(you)低成本和環(huan)境友好性。纖(xian)維(wei)素(su)/酚化(hua)(hua)(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)(zhi)素(su)-fe氣凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)能夠用于海(hai)水(shui)淡(dan)化(hua)(hua)(hua)，纖(xian)維(wei)素(su)/酚化(hua)(hua)(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)(zhi)素(su)-fe/biobr復(fu)(fu)合(he)(he)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)可以(yi)同時(shi)用于海(hai)水(shui)淡(dan)化(hua)(hua)(hua)和光催(cui)化(hua)(hua)(hua)降解染料廢水(shui)的復(fu)(fu)合(he)(he)氣凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)。氣凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)的三維(wei)網絡(luo)多孔結(jie)(jie)構(gou)不僅有(you)助于水(shui)蒸(zheng)汽的逸(yi)出，增(zeng)強水(shui)蒸(zheng)發效果，還有(you)助于增(zeng)加材料的吸附性能，使廢水(shui)中所含污染物(wu)更易接觸到(dao)三維(wei)網絡(luo)結(jie)(jie)構(gou)中的biobr-酚化(hua)(hua)(hua)木(mu)質(zhi)(zhi)(zhi)素(su)-fe催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)，提(ti)高光催(cui)化(hua)(hua)(hua)性能。

40、2.酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)-fe在本(ben)發明的(de)(de)兩種(zhong)氣凝膠中具有(you)多種(zhong)功能(neng)：首(shou)先，木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)具有(you)獨(du)特(te)的(de)(de)芳香骨(gu)架(jia)而能(neng)夠實(shi)現π-π堆(dui)疊，木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)后具有(you)大量的(de)(de)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)羥基(ji)，形(xing)成(cheng)(cheng)了強(qiang)(qiang)大的(de)(de)π-π共軛結(jie)構，可以(yi)(yi)有(you)效地(di)促進非(fei)輻射遷移(yi)(yi)產生光(guang)(guang)(guang)熱轉(zhuan)換，是(shi)一(yi)種(zhong)優異的(de)(de)太陽能(neng)光(guang)(guang)(guang)吸(xi)收材料。酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)中的(de)(de)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)羥基(ji)與(yu)fe?3+形(xing)成(cheng)(cheng)金屬(shu)絡合物，不僅可以(yi)(yi)被光(guang)(guang)(guang)子(zi)激發并(bing)在內部(bu)d軌(gui)道(dao)中經歷(li)d-d躍(yue)遷，而且(qie)還可以(yi)(yi)有(you)效地(di)降(jiang)低酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)網絡的(de)(de)帶(dai)隙，并(bing)與(yu)π-π共軛結(jie)構協同獲得(de)更強(qiang)(qiang)大的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)熱轉(zhuan)換能(neng)力；其次，酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)-fe表面的(de)(de)羥基(ji)與(yu)tempo氧化(hua)(hua)纖維(wei)(wei)素(su)(su)納(na)米纖維(wei)(wei)表面的(de)(de)羥基(ji)、羧基(ji)交聯，形(xing)成(cheng)(cheng)氫鍵(jian)。同時，fe3+可以(yi)(yi)與(yu)纖維(wei)(wei)素(su)(su)的(de)(de)羥基(ji)、羧基(ji)形(xing)成(cheng)(cheng)復合交聯，從而提高所(suo)得(de)氣凝膠的(de)(de)力學性能(neng)，形(xing)成(cheng)(cheng)三維(wei)(wei)網絡多孔結(jie)構氣凝膠；最后，在和酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)-fe結(jie)合之后，酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)的(de)(de)π-π鍵(jian)將誘導(dao)價(jia)帶(dai)(vb)上(shang)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)生電(dian)(dian)子(zi)遷移(yi)(yi)到biobr的(de)(de)導(dao)帶(dai)(cb)，而部(bu)分電(dian)(dian)子(zi)轉(zhuan)移(yi)(yi)到酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)(mu)(mu)質(zhi)素(su)(su)-fe并(bing)且(qie)空穴(h+)保(bao)留在導(dao)帶(dai)上(shang)，促進了光(guang)(guang)(guang)致發光(guang)(guang)(guang)產生的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)-空穴對的(de)(de)有(you)效分離，從而提高了光(guang)(guang)(guang)催化(hua)(hua)劑(ji)在光(guang)(guang)(guang)催化(hua)(hua)反應中的(de)(de)性能(neng)。

41、3.tempo氧化纖(xian)維素納米(mi)纖(xian)維的(de)(de)加(jia)入，既能(neng)(neng)夠均勻分散氣(qi)凝膠中(zhong)的(de)(de)光熱材料和光催化劑，又能(neng)(neng)依靠表面基團提供(gong)更多的(de)(de)交聯位點(dian)增(zeng)加(jia)交聯度。

42、4.本(ben)發明首創制備(bei)纖維素(su)/酚(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)質素(su)-fe氣(qi)凝膠(jiao)以及(ji)纖維素(su)/酚(fen)(fen)化(hua)(hua)木(mu)質素(su)-fe/biobr復合氣(qi)凝膠(jiao)，在(zai)太陽能(neng)驅動海水淡(dan)化(hua)(hua)的同時(shi)還(huan)能(neng)夠光催化(hua)(hua)降(jiang)解染料廢水中的污染物，為木(mu)質素(su)的功能(neng)化(hua)(hua)利用(yong)提供了新途徑。

43、5.本發(fa)明可通過改變酚化木質素-fe含量，調控(kong)纖維素/酚化木質素-fe氣(qi)凝膠(jiao)的(de)孔(kong)徑結(jie)構，從而(er)改變蒸發(fa)過程(cheng)中的(de)光熱轉換率(lv)和水(shui)(shui)傳輸速率(lv)，實現更低的(de)水(shui)(shui)蒸發(fa)焓，從而(er)提高太(tai)陽能(neng)海水(shui)(shui)淡化效率(lv)。