Xilanè il tipo principale di emicellulosa, che viene spesso utilizzata come materiale modello di emicellulosa. Presenta i vantaggi di un'ampia fonte, prezzo basso, rinnovabile, biodegradabile, buona biocompatibilità e così via. Attualmente, la ricerca di materiali a base di xilano si concentra principalmente sulla preparazione di membrane, idrogel e altri campi, ma gli xilani sono eteropolisaccaridi, con struttura molecolare complessa, diverse unità zuccherine, catene molecolari corte e multi ramificazione. Le membrane e gli idrogel preparati hanno scarse proprietà meccaniche e i loro vantaggi non sono stati messi in gioco appieno. Rispetto alla cellulosa e alla lignina, i tre componenti principali delle piante, le molecole di xilano presentano i vantaggi di una facile dissoluzione, un'elevata accessibilità e un'elevata resa di carbonio idrotermale.
Questo documento sfrutta appieno questi vantaggi dello xylan. Da un lato, xylan e nanomateriali inorganici sono composti a livello molecolare e viene sviluppata una varietà di nuovi xylan/nano compositi inorganici; D'altra parte, attraverso la carbonizzazione idrotermale, le sfere di carbonio dello xilan e i punti quantici di grafene sono stati preparati in modo efficiente e applicati rispettivamente ad aiuti di ritenzione e drenaggio, potenziamento Raman, supercondensatori e rilevamento di ioni, che hanno ampliato i campi di applicazione dello xilan e realizzato l'alto valore utilizzazione dello xilano.
I principali contenuti della ricerca sono i seguenti:
1. Preparazione di punti quantici di grafene passivato con xilano e rilevamento di tracce selettive di fe3 plus:
I punti quantici di grafene (gqds) sono stati preparati mediante ultrasuoni con grafite come materia prima, N-metil pirrolidone come solvente e idrossido di sodio come reagente ausiliario. I gqds contengono gruppi funzionali dell'ossigeno e hanno meno difetti superficiali, che sono più vicini alla struttura del grafene originale, ma i gqd hanno una bassa solubilità in acqua e sono facili da agglomerare in precipitati bianchi.
In questo studio, lo xilano è stato utilizzato per passivare la sua superficie per ottenere punti quantici di grafene passivato con xilano (GQDs@xylan). Rispetto a prima della passivazione, GQDs@xylan La stabilità in acqua è migliorata, anche la resa quantica è aumentata dal 19,12% al 36,63% e la durata della fluorescenza è aumentata a 7,47ns. GQDs@xylan L'intensità della fluorescenza di è meno influenzata dal pH e può essere mantenuta sostanzialmente invariata nell'intervallo di ph=6 ~ 10. Come sonda fluorescente, il rilevamento selettivo di fe3 plus in soluzione viene realizzato in base all'effetto di filtraggio interno e l'intervallo lineare di rilevamento è 0 ~ 75 μ M. Il limite di rilevamento è 92,8 nm.
Questo studio sfrutta appieno le caratteristiche secondo cui gli xilani multi ramificati sono facili da formare gusci polimerici densi. Per la prima volta, gli xilani vengono utilizzati per la modifica della passivazione superficiale dei punti quantici di grafene, vengono preparati compositi xilani / punti quantici di grafene e si ottiene un'efficiente sonda fluorescente per il rilevamento selettivo di tracce di fe3 plus.
2. Preparazione di nanoparticelle bimetalliche oro argento mediante riduzione verde di xylan e il suo effetto di potenziamento Raman:
Utilizzando lo xilano come riducente e stabilizzante, l'acido cloroaurico come precursore dell'oro e il reagente torunico come precursore dell'argento, sono state preparate strutture nucleo-guscio con diverso spessore del guscio in lega cava Au@Ag e Au Ag verde. L'aggiunta di xilan evita l'uso di reagenti chimici tossici e semplifica il processo di sintesi. Xylan avvolto sulla superficie delle nanoparticelle non solo stabilizza le nanoparticelle e le rende uniformemente disperse in una soluzione acquosa, ma migliora anche la sua capacità di resistere all'ossidazione e alla corrosione di H2O2, forma punti caldi tra le nanoparticelle interconnesse e migliora le prestazioni di miglioramento Raman della superficie delle nanoparticelle. Il core-shell con una forma più uniforme è stato preparato ottimizzando la quantità di nanoparticelle di xylan Au@Ag, evitando la generazione di cluster di nano argento. Rispetto alla lega Au Ag, alle nanoparticelle di Au puro e Ag puro, Au@Ag rivestito di xilan Il segnale Raman dell'acido 4-mercaptobenzoico ha un effetto di potenziamento più forte e il limite di rilevamento raggiunge 1 nm. Inoltre, le nanoparticelle Au@Ag avvolte in xilan possono rilevare il Sudan I, un inquinante alimentare, con un limite di rilevamento di 0,126 ppm.
Utilizzando i gruppi terminali riduttivi e la struttura della catena macromolecolare della catena molecolare dello xylan, questo studio ha esplorato il metodo di preparazione di nanoparticelle bimetalliche oro argento con lo xylan come riducente e stabilizzante verde e ha fornito una tecnologia di rilevamento della superficie semplice, verde e ultra sensibile per alimenti/ambientali valutazione della sicurezza.
3. Studio sulla sintesi e le prestazioni di xilano-g-chitosano sale di ammonio quaternario / montmorillonite come aiuto per la ritenzione e il drenaggio:
Al fine di combinare le proprietà di ritenzione e drenaggio di xilano, sale di ammonio quaternario di chitosano e montmorillonite, i nanocompositi di sale di ammonio quaternario / montmorillonite (xilan-g-qcs) pelati di xilano-g-chitosano sono stati preparati mediante reazione chimica a scatto e reazione di intercalazione come un nuovo aiuto per la ritenzione e il drenaggio.
In primo luogo, il sale di ammonio quaternario di chitosano (QCS) viene inserito nello spazio degli strati della montmorillonite per espandere la spaziatura degli strati della montmorillonite, quindi la catena molecolare dello xilano e del QCS viene collegata nello spazio degli strati della montmorillonite facendo clic sulla reazione chimica. In questo processo, la spaziatura degli strati di montmorillonite viene ulteriormente aumentata fino allo stripping.
Rispetto alle tre materie prime, le prestazioni di ritenzione e drenaggio dei nanocompositi xylan-g-qcs sono state notevolmente migliorate. L'efficienza massima di flocculazione del carbonato di calcio è del 37,41%. Quando l'importo dell'aggiunta è 0,01 mg/g, il grado di battuta è il più basso.
Inoltre, collegando lo xilano caricato negativamente con il sale di ammonio quaternario caricato positivamente del chitosano, si evita l'accumulo di carica causato da QCS in un sistema chiuso. In questo studio, lo xilan è stato innestato e modificato dalla chimica del clic. Usando lo xilan come elettrolita polianionico, ha molti rami ed è facile da idratare e gonfiare. Allo stesso tempo, insieme ai vantaggi del chitosano e della montmorillonite, sono state migliorate le proprietà di ritenzione e drenaggio dello xylan ed è stato sviluppato un nuovo additivo per la fabbricazione della carta.
4. Studio della preparazione e delle prestazioni del supercondensatore a sfera di carbonio xylan / grafene:
Dopo che lo xilano è stato sciolto nel sistema di idrossido di sodio / urea, sono state preparate sfere di carbonio xilano drogato con azoto (XCS) mediante carbonizzazione idrotermale e quindi sfere di carbonio xilano attivato (axcs) sono state ottenute mediante attivazione KOH ad alta temperatura. Quindi, axcs e acido ascorbico sono stati aggiunti contemporaneamente alla soluzione di ossido di grafene e sono state ottenute sfere di carbonio xilano attivato / film di ossido di grafene (axcs/go) mediante filtrazione per aspirazione, quindi è stato aggiunto nuovamente acido ascorbico per ridurre il go. Nel processo di riduzione della membrana composita, il go in lo strato esterno diventerà idrofobico dopo essere stato ridotto a RGO, impedendo al riducente di penetrare all'interno della membrana. In questo momento, l'acido ascorbico nella membrana può ridurre il go in situ e la sfera di carbonio come connettore della lamella di grafene aumenta la velocità di trasferimento della carica tra gli strati di grafene, quindi la capacità specifica della membrana composita axcs/rgo è migliorata. Nel sistema a doppio elettrodo, la densità di corrente è 1A? Quando g-1, ha una capacità specifica di 755 mf/cm2, la densità di potenza è 22,5 ~ 2250 mw/cm2 e la densità di energia è 11,88 ~ 25,2 mwh/cm2. Dopo 10000 cicli, il tasso di ritenzione della capacità è del 108,7%.
In questo studio, le sfere di carbonio xilano sono state preparate sfruttando l'elevata resa di carbonio idrotermale xilano e i materiali degli elettrodi dei supercondensatori sono stati preparati mediante miscelazione con grafene, che ha ampliato il campo di applicazione dello xilano.
5. Studio sulla rilevazione di Cr (Ⅵ) in acqua mediante punti quantici di grafene monostrato di autopassivazione xylan combinati con controllo microfluidico:
I punti quantici di grafene monostrato (sgqds) vengono solitamente preparati da molecole aromatiche o altri precursori di carbonio con metodi bottom-up.
In questo studio, per la prima volta sono stati preparati punti quantici di grafene auto drogati con azoto (n-sgqds) in condizioni idrotermali con l'aiuto di naoh/urea e xilano senza anello benzenico come precursore. In questo processo, lo xilan è completamente disciolto e forma un complesso con naoh/urea. Quando carbonizzata nella reazione idrotermale, l'urea si decompone e rilascia ammoniaca e anidride carbonica, che promuove la formazione di punti quantici di grafene monostrato e ne ostacola l'interazione e l'agglomerazione. I punti quantici di grafene preparati sono drogati con azoto all'1,38%, la resa quantica è del 23,8%, la durata della fluorescenza è di 5,76 ns e la superficie è autopassivata da xilan carbonizzato incompleto, che evita l'agglomerazione dei punti quantici. I punti quantici di grafene monostrato autopassivati xylan hanno una buona selettività e sensibilità se utilizzati come sonda fluorescente per rilevare Cr (Ⅵ) nell'acqua. Lo strato di passivazione evita l'interferenza di altri ioni nell'acqua e può essere danneggiato solo da forti ossidanti come il Cr (VI). L'intervallo di rilevamento lineare di Cr (Ⅵ) è 5 ~ 150 μ M. Il limite di rilevamento è solo 4,1 μ M. Incorporando punti quantici negli idrogel e integrandoli in chip microfluidici, si realizza il rilevamento visivo di Cr (VI).
In questo studio, lo xilosio è stato convertito idrotermale in punti quantici di grafene a strato singolo drogati con azoto. Con l'assistenza di naoh/urea, è stato fornito un nuovo modo per preparare punti quantici di grafene a strato singolo con molecole non aromatiche ed è stato fornito un metodo di visualizzazione semplice e facile per il monitoraggio dell'ambiente idrico.