纤维素基气体吸附与检测材料的研究进展
2021-11-01井丽敏王金霞丁其军韩文佳
中国造纸 2021年9期
井丽敏 董 慧 王金霞 丁其军 李 霞 韩文佳
(齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室,山东济南,250353)
随着社会的进步和生活水平的提高,人们对空气质量的关注度越来越高[1],某些挥发性有机物(VOCs)如甲醛等会对人体健康造成不可逆的伤害[2]。另一方面,随着工业现代化的发展,对工业环境中气体指标的要求也越来越高,如矿井空气环境中易致窒息和易爆炸性气体将直接影响工作人员的身体健康和环境安全[3]。因此,空气中有害气体或杂质气体的检测和吸附变得尤为重要。
目前应用较多的某些无机吸附材料[4],如活性炭、骨炭、沸石等存在吸附效率低、重复使用率欠佳的问题。合成高分子类吸附材料如离子交换树脂[5],虽具有较好的机械性能,重复使用率较好,但其大部分不易降解,环境友好性较差。相比而言,生物基吸附材料如纤维素[6]、木质素[7]、壳聚糖[8]等因具有来源丰富、易生物降解、可再生等优点而引起了许多研究人员的广泛关注。在众多生物基功能材料中,纤维素在世界范围内分布最广、储量最大[9-10]。
纤维素经化学改性后可直接用于气体吸附,同时将纤维素与某些光子晶体、导电聚合物、荧光染料或碳量子点(Carbon dots,CDs)结合可用于选择性检测与吸附气体。吸附机理包括物理吸附[11]、化学吸附[12-13]以及离子交换吸附[14],检测机理主要是由于分子内发生了能级跃迁,进而导致红移或蓝移,宏观上表现出结构色的变化[15],因此可以根据颜色的变化来测定特定物质的有无,以及半定量检测物质的多少[16]。……
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