Ксиланє основним типом геміцелюлози, який часто використовують як модельний матеріал геміцелюлози. Він має такі переваги, як широкий джерело, низька ціна, відновлюваний, біорозкладаний, хороша біосумісність тощо. В даний час дослідження матеріалів на основі ксилану в основному зосереджені на підготовці мембран, гідрогелів та інших галузей, але ксилани є гетерополісахаридами зі складною молекулярною структурою, різними цукровими одиницями, короткими молекулярними ланцюгами та багаторозгалуженими. Приготовані мембрани та гідрогелі мають низькі механічні властивості, і їх переваги не були повністю використані. Порівняно з целюлозою та лігніном, трьома основними компонентами рослин, молекули ксилану мають переваги легкого розчинення, високої доступності та високого гідротермального виходу вуглецю.
У цьому документі повною мірою використовуються ці переваги ксилану. З одного боку, ксилан і неорганічні наноматеріали з’єднуються на молекулярному рівні, і розробляється безліч нових ксиланових / неорганічних нанокомпозитів; З іншого боку, за допомогою гідротермальної карбонізації ксиланові вуглецеві сфери та графенові квантові точки були ефективно підготовлені та застосовані для утримування та дренажу, покращення комбінаційного розсіювання, суперконденсаторів та виявлення іонів відповідно, що розширило сфери застосування ксилану та реалізувало високу цінність використання ксилану.
Основний зміст дослідження наступний:
1. Підготовка графенових квантових точок, пасивованих ксиланом, і їх селективне виявлення слідів fe3 plus:
Графенові квантові точки (gqds) були виготовлені за допомогою ультразвуку з графітом як сировиною, N-метилпіролідоном як розчинником і гідроксидом натрію як допоміжним реагентом. GQDS містять кисневі функціональні групи та мають менше поверхневих дефектів, які ближче до структури оригінального графену, але gqds мають низьку розчинність у воді та легко агломеруються в білий осад.
У цьому дослідженні ксилан використовувався для пасивації його поверхні для отримання пасивованих ксиланом графенових квантових точок (GQDs@xylan). Порівняно з до пасивації, GQDs@xylan Стабільність у воді покращилася, квантовий вихід також збільшився з 19,12 відсотка до 36,63 відсотка, а час життя флуоресценції збільшено до 7,47 нс. GQDs@xylan РН менше впливає на інтенсивність флуоресценції, і вона може залишатися практично незмінною в діапазоні ph=6 ~ 10. Як флуоресцентний зонд, вибіркове виявлення fe3 plus у розчині реалізується на основі ефекту внутрішньої фільтрації, а лінійний діапазон виявлення становить 0 ~ 75 мкМ. Межа виявлення становить 92,8 нм.
У цьому дослідженні повною мірою використовуються характеристики багаторозгалужених ксиланів, які легко утворюють щільні полімерні оболонки. Вперше ксилани використовуються для модифікації поверхневої пасивації графенових квантових точок, підготовлені композити ксилан / графен квантових точок і отримано ефективний флуоресцентний зонд для селективного виявлення слідів fe3 plus.
2. Отримання біметалічних наночастинок золота і срібла шляхом зеленого відновлення ксилану та його ефекту раманівського посилення:
Використовуючи ксилан як відновник і стабілізатор, золотохлористу кислоту як попередник золота та реагент торуну як попередник срібла, були виготовлені структури ядро-оболонка з різною товщиною оболонки в зеленому Au@Ag і Au Ag порожнистому сплаві. Додавання ксилану дозволяє уникнути використання токсичних хімічних реагентів і спрощує процес синтезу. Ксилан, загорнутий на поверхню наночастинок, не тільки стабілізує наночастинки та робить їх рівномірно диспергованими у водному розчині, але також покращує його здатність протистояти окисленню H2O2 та корозії, утворює гарячі точки між взаємопов’язаними наночастинками та покращує ефективність покращення Раманівського розсіювання поверхні наночастинок. Ядро-оболонка з більш однорідною формою була отримана шляхом оптимізації кількості наночастинок ксилану Au@Ag, уникаючи при цьому генерації нанокластерів срібла. Порівняно зі сплавом Au Ag, чистим Au та наночастинками чистого Ag, Au@Ag з ксилановим покриттям Сигнал комбінаційного розсіювання 4-меркаптобензойної кислоти має сильніший ефект посилення, а межа виявлення досягає 1 нм. Крім того, наночастинки Au@Ag, загорнуті в ксилан, можуть виявляти Sudan I, харчовий забруднювач, з межею виявлення лише 0.126ppm.
Використовуючи відновні кінцеві групи та структуру макромолекулярного ланцюга молекулярного ланцюга ксилану, це дослідження вивчило метод приготування біметалічних наночастинок золота і срібла з ксиланом як зеленим відновником і стабілізатором і забезпечило просту, екологічну та надчутливу технологію виявлення поверхні для продуктів харчування та навколишнього середовища. оцінка безпеки.
3. Дослідження синтезу та ефективності четвертинної амонієвої солі ксилан-g-хітозану / монтморилоніту для утримання та дренажу:
Щоб поєднати властивості утримування та дренажу ксилану, четвертинної амонієвої солі хітозану та монтморилоніту, очищені нанокомпозити четвертинної амонієвої солі ксилан-g-хітозану та монтморилоніту (xylan-g-qcs) були виготовлені за допомогою хімічної реакції клацання та реакції інтеркаляції як новий засіб для утримання та дренажу.
Спочатку четвертинна амонієва сіль хітозану (QCS) вставляється в шаровий простір монтморилоніту, щоб розширити відстань між шарами монтморилоніту, а потім молекулярний ланцюг ксилану та QCS з’єднується в шаровому просторі монтморилоніту шляхом клацаючої хімічної реакції. У цьому процесі відстань між шарами монтморилоніту додатково збільшується до звільнення.
Порівняно з трьома сировинними матеріалами, характеристики утримування та дренажу нанокомпозитів xylan-g-qcs були значно покращені. Максимальна ефективність флокуляції карбонату кальцію становить 37,41 відсотка. Коли додана кількість становить 0.01 мг/г, ступінь збивання є найнижчим.
Крім того, шляхом з’єднання негативно зарядженого ксилану з позитивно зарядженою четвертинною амонієвою сіллю хітозану можна уникнути накопичення заряду, спричиненого QCS у закритій системі. У цьому дослідженні ксилан був щеплений і модифікований за допомогою клацання. Використовуючи ксилан як поліаніонний електроліт, він має багато гілок і легко гідратується та набухає. У той же час, у поєднанні з перевагами хітозану та монтморилоніту, утримуючі та дренажні властивості ксилану були покращені, а також була розроблена нова добавка для виготовлення паперу.
4. Підготовка та дослідження продуктивності ксиланової вуглецевої кульки / графенового суперконденсатора:
Після розчинення ксилану в системі гідроксид натрію/сечовина кульки ксилану, леговані азотом (XCS), були отримані шляхом гідротермальної карбонізації, а потім активовані сфери ксилану (axcs) були отримані високотемпературною активацією КОН. Потім до розчину оксиду графену одночасно додавали axcs та аскорбінову кислоту, а активовані ксиланові вуглецеві сфери / плівку оксиду графену (axcs/go) отримували фільтрацією з відсмоктуванням, а потім знову додавали аскорбінову кислоту, щоб зменшити go. У процесі відновлення композитної мембрани зовнішній шар стає гідрофобним після відновлення до RGO, запобігаючи проникненню відновника всередину мембрани. У цей час аскорбінова кислота в мембрані може зменшити go in situ, а вугільна кулька як з’єднувач графенової ламелі збільшує швидкість передачі заряду між шарами графену, тому питома ємність композитної мембрани axcs/rgo покращується. У двоелектродній системі щільність струму становить 1А? Коли g-1, він має питому ємність 755 мФ/см2, щільність потужності становить 22,5 ~ 2250 мВт/см2, а щільність енергії становить 11,88 ~ 25,2 мВт/см2. Після 10000 циклів коефіцієнт збереження ємності становить 108,7 відсотка.
У цьому дослідженні ксиланові вуглецеві сфери були виготовлені з використанням високого виходу ксиланового гідротермального вуглецю, а електродні матеріали суперконденсаторів були виготовлені шляхом змішування з графеном, що розширило область застосування ксилану.
5. Дослідження виявлення Cr (Ⅵ) у воді за допомогою ксиланових самопасивованих моношарових графенових квантових точок у поєднанні з мікрофлюїдним контролем:
Моношарові графенові квантові точки (sgqds) зазвичай отримують з ароматичних молекул або інших попередників вуглецю методами «знизу вгору».
У цьому дослідженні графенові квантові точки з самолегуванням азотом (n-sgqds) були вперше отримані в гідротермальних умовах за допомогою NaOH/сечовини та ксилану без бензольного кільця як попередника. У цьому процесі ксилан повністю розчиняється і утворює комплекс з наох/сечовиною. Під час карбонізації в гідротермальній реакції сечовина розкладається і виділяє аміак і вуглекислий газ, що сприяє утворенню моношарових графенових квантових точок і перешкоджає їх взаємодії та агломерації. Підготовлені графенові квантові точки леговані 1,38 відсотками азоту, квантовий вихід становить 23,8 відсотка, час життя флуоресценції становить 5,76 нс, а поверхня самопасивується неповним карбонізованим ксиланом, що дозволяє уникнути агломерації квантових точок. Ксиланові самопасивовані моношарові графенові квантові точки мають хорошу вибірковість і чутливість при використанні як флуоресцентний зонд для виявлення Cr (Ⅵ) у воді. Пасивуючий шар запобігає втручанню інших іонів у воді та може бути пошкоджений лише сильними окислювачами, такими як Cr (VI). Лінійний діапазон виявлення Cr (Ⅵ) становить 5 ~ 150 мкМ. Межа виявлення становить лише 4,1 мкМ. Шляхом вбудовування квантових точок у гідрогелі та їх інтеграції в мікрофлюїдні чіпи реалізується візуальне виявлення Cr (VI).
У цьому дослідженні ксилоза була гідротермально перетворена в одношарові графенові квантові точки, леговані азотом. За допомогою naoh/urea було запропоновано новий спосіб отримання одношарових графенових квантових точок з неароматичними молекулами, а також простий і легкий метод візуалізації для моніторингу водного середовища.