玉米淀粉的改性及其儲氫性能研究.pdf

1、本課題選取產(chǎn)量豐富，價格低廉的天然玉米淀粉為研究對象，結(jié)合目前全球嚴峻的能源危機形勢，試圖探索天然高分子改性材料在儲氫材料領(lǐng)域應(yīng)用的可能性。本論文主要涉及兩方面的研究，即天然玉米淀粉的化學改性及改性產(chǎn)物的儲氫能力研究。其中，對于玉米淀粉的化學改性包括淀粉分子的降解研究，接枝反應(yīng)研究，酯化反應(yīng)研究，酯化產(chǎn)物與金屬離子的絡(luò)合反應(yīng)研究等;改性產(chǎn)物儲氫能力研究具體包括產(chǎn)物的比表面及孔徑分析，產(chǎn)物的氫吸附效果研究。
　　本課題首先對天然玉米

2、淀粉的分子量進行了實驗研究，由于玉米淀粉是葡萄糖的高聚體，屬于天然高分子，其分子量通常高達幾百萬，且難溶于水及大部分有機溶劑，不利于之后的研究，因此采用氫氧化鈉-尿素-水體系對其進行降解處理，得到一系列不同分子量的降解產(chǎn)物。通過凝膠滲透色譜測定了其分子量，并采用紅外測試，熱重測試，掃描電鏡等表征手段對降解產(chǎn)物進行了化學結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和表面結(jié)構(gòu)表征，降解實驗結(jié)果表明不同濃度的氫氧化鈉，尿素對于淀粉的降解程度不同，降解后的產(chǎn)物紅外吸收沒有出

3、現(xiàn)其他吸收峰，即降解后沒有新物質(zhì)產(chǎn)生，且降解后的淀粉與原淀粉相比熱穩(wěn)定性有所下降。
　　玉米淀粉接枝丙烯酸及甲基丙烯酸甲酯的相關(guān)實驗結(jié)果通過形貌表征，結(jié)構(gòu)表征，熱穩(wěn)定性表征幾個方面來加以說明。紅外圖譜上吸收峰的變化可以說明接枝反應(yīng)的成功，熱重分析則表明接枝產(chǎn)物較原淀粉均有熱穩(wěn)定性下降的趨勢，而掃面電鏡圖片上可以直觀地發(fā)現(xiàn)接枝后的淀粉其外觀形狀發(fā)生了很大的變化。對于玉米淀粉與苯酐的酯化反應(yīng)，本實驗采用了二甲亞砜作為反應(yīng)溶劑，通過不同

4、的原料單體配比，制得了一系列不同取代度的酯化產(chǎn)物，并對其進行了表征。從紅外圖譜可看出隨著淀粉酯取代度的增加，圖譜中羰基的吸收峰逐漸增強，表明參與反應(yīng)的苯酐分子越多;熱失重曲線說明淀粉酯中苯酐含量越高，淀粉酯的分解溫度越低，即熱穩(wěn)定性越低;X射線衍射圖譜表明隨著取代度的增大，衍射峰越少，說明原淀粉的晶體結(jié)構(gòu)被破壞得越厲害;將酯化產(chǎn)物與幾種不同的金屬離子進行絡(luò)合反應(yīng)后，即得到目標儲氫材料。通過紅外、熱重、X射線衍射、掃描電鏡等手段對絡(luò)合產(chǎn)物

5、進行了一定程度的篩選和表征之后，將絡(luò)合產(chǎn)物進行比表面及孔徑分析。比表面積及孔徑分析測試結(jié)果表明，鉛離子淀粉酯絡(luò)合物的比表面積比原淀粉有了較為顯著的提高，增大了九倍;而其他幾種產(chǎn)物的比表面積雖有一定的改善，但結(jié)果還遠達不到吸氫材料的指標，因此增大產(chǎn)物的比表面積仍然是本研究需要解決的一個難題。
　　另外，由于目前氫氣吸附測試方法和客觀條件的限制，本論文無法進行氫吸附測試，因此，將玉米淀粉改性產(chǎn)物應(yīng)用于儲氫材料領(lǐng)域目前還有很大的難度。但