文献综述
纤维素/TiO2复合材料的制备
1.1研究背景
近年来随着我国经济水平的快速发展，不得不造成资源的锐减，生态环境也遭到了巨大的破坏。众所周知水资源是地球上生物活动的重要基础。不幸的是，由于人口数量的逐渐增多、农业活动的不断发展、工业化的快速发展以及其他地质和环境的变化等，珍贵的水资源已经受到了严重的污染[1,2]。大量有机物、无机物、微生物等污染物进入水生环境[3-6]。其中一些具有高流动性，它们会进入到土壤中并在植物中进行积累，最终被人类或动物所吸收[7]。这些大多数都具有高毒性或致癌性[8]，[9]，[10]。例如，钴中毒可通过其多毒性和渐进性积累引起甲状腺、胃肠和肝脏问题[8]。锌是人体生长必需的微量元素，然而，高浓度的锌（＞3.0mg/L）会损害精神状况和以及导致发育不良[9]。特定有机污染物如农药，除草剂，清洁剂，油和酚类化合物对生态环境的负面影响被认为是一个棘手的问题[10,11]。因此新型材料成为了研究的热门话题，纳米Ti O2是一种化学性质稳定、具有氧化分解能力的和超亲水性的材料，其光催化氧化活性较高，来源广泛，可以从地球上的天然钛矿石中得到，是一种对人体无害，且不会引起二次污染的白色粉末。在大力发展绿色环保产业，无疑成为一种最具有潜力的环保型催化剂。纤维素独特的化学结构和结晶性赋予了它很好的机械性能，是很好的基体材料。由于纤维素结构中仅含有醇羟基官能团，缺乏功能性，因此将纤维素与其他有机/无机/聚合物分子结合是个很好的办法。
20世纪80年代以来，世界有机中间体生产中心由欧美转向中国和印度，促进了我国化工行业的快速发展。目前全国已有5万多家大中型化工企业、1200多家化工园区或化工聚集区，其中化工、纺织、印染是国民经济支柱产业,产值占工业生产总值25%以上，纺织行业的稳定发展是我国染料行业持续稳定增长的前提和保障。2017年染料（总）表观消费量36.12万吨，其中国内占比70%。同时，印染废水污染占比也是最重的，据不完全统计表明，全国印染废水排放量为3times;106-4times;106m3/d[12]。印染废水成为水资源严重污染源之一，这些印染废水如果不经处理直接排放，不但会造成严重的环境污染，而且会通过饮水和食物链的传递威胁到人体健康[13]。为此，研究和探寻有效治理印染废水的方法和工艺，对于保护水环境，促进经济、社会和环境的可持续发展，具有十分重要的现实意义[13]。
印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，并且含有大量的染料、浆料等。目前，处理印染废水的方法主要有物理法，化学法比如混凝法、氧化法、电解法，生物法等，每一种方法也适用于不同的条件。都是将废水中的污染物质提取出来。而随着世界范围内的环境污染和资源短缺问题日益严重，具有生物可降解性、环境友好的材料成为世界各国竞相开发的热点。
纤维素是一种组成植物细胞壁的基本组成分，它存在于自然界中所有的植物体内及部分海洋动物体内，是地球上含量最丰富的可再生资源。据文献报道，仅非木材植物纤维资源总量已超过10亿吨[14]。此外纤维素具有生物可降解性和环境协调性，具有非常大应用潜能。而微晶纤维素是将天然植物纤维素进行水解后得到的聚合度达到极限(15~175的纤维素。微晶纤维素拥有约几十厘米的粒径，呈白色无味的细小(20~80mu;m)多孔颗粒、短棒状或胶体状。前者用于吸附剂和粘合剂,后者多作为液体中的分散剂[15]。利用微晶纤维素制备的凝胶具有较好的吸附性，利用吸附效果，可以结合不同的光催化材料对印染有机废水进行光催化降解。
TiO2以其无毒、价廉、性能稳定、抗光腐蚀、光催化活性高并且对环境无污染等特性被认为是最有应用前景的光催化剂之一。到现在为止，TiO2光催化剂最活跃的领域一直是其对有机物的光催化降解[16]。所以，利用微晶纤维素制备的凝胶的大孔性质，将光催化材料负载进去，会提高对染料废水的降解效率。
课题研究目标
以微晶纤维素为原料，利用悬浮滴定法制备纤维素气凝胶，通过不同的方式负载具有较强光催化活性的TiO2作为光催化材料，探讨原料的浓度、无机材料的浓度以及负载方式对亚甲蓝溶液的光催化降解性能的影响。从而选择合适的条件制备纤维素/TiO2复合材料。
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