Ksilanasyra pagrindinė hemiceliuliozės rūšis, kuri dažnai naudojama kaip pavyzdinė hemiceliuliozės medžiaga. Jis turi plataus šaltinio, žemos kainos, atsinaujinančio, biologiškai skaidomo, gero biologinio suderinamumo ir pan. Šiuo metu ksilano pagrindu pagamintų medžiagų tyrimai daugiausia orientuoti į membranų, hidrogelių ir kitų sričių paruošimą, tačiau ksilanai yra heteropolisacharidai, turintys sudėtingą molekulinę struktūrą, įvairius cukraus vienetus, trumpas molekulines grandines ir daug šakų. Paruoštos membranos ir hidrogeliai pasižymi silpnomis mechaninėmis savybėmis, o jų privalumai nebuvo visiškai panaudoti. Palyginti su celiulioze ir ligninu, trimis pagrindiniais augalų komponentais, ksilano molekulės turi lengvo tirpimo, didelio prieinamumo ir didelės hidroterminės anglies išeigos pranašumus.
Šiame dokumente visapusiškai išnaudojami šie ksilano privalumai. Viena vertus, ksilanas ir neorganinės nano medžiagos yra sujungtos molekuliniu lygmeniu, taip pat sukuriama įvairių naujų ksilano / neorganinių nano kompozitų; Kita vertus, naudojant hidroterminę karbonizaciją, ksilano anglies sferos ir grafeno kvantiniai taškai buvo efektyviai paruošti ir pritaikyti atitinkamai sulaikymo ir drenažo priemonėms, Ramano pagerinimui, superkondensatoriams ir jonų aptikimui, o tai išplėtė ksilano taikymo sritis ir suvokė didelę vertę. ksilano panaudojimas.
Pagrindinis tyrimo turinys yra toks:
1. Ksilanu pasyvuotų grafeno kvantinių taškų paruošimas ir selektyvus fe3 plius pėdsakų aptikimas:
Grafeno kvantiniai taškai (gqds) buvo paruošti ultragarsu naudojant grafitą kaip žaliavą, N-metilpirolidoną kaip tirpiklį ir natrio hidroksidą kaip pagalbinį reagentą. Gqds turi deguonies funkcinių grupių ir turi mažiau paviršiaus defektų, kurie yra artimesni pradinio grafeno struktūrai, tačiau gqds mažai tirpsta vandenyje ir lengvai aglomeruojasi į baltas nuosėdas.
Šiame tyrime ksilanas buvo naudojamas jo paviršiui pasyvinti, kad būtų gauti ksilanu pasyvinti grafeno kvantiniai taškai (GQDs@xylan). Palyginti su prieš pasyvavimą, GQDs@xylan Pagerėjo stabilumas vandenyje, kvantinė išeiga taip pat padidinta nuo 19,12 proc. iki 36,63 proc., o fluorescencijos trukmė padidinta iki 7,47 ns. GQDs@xylan Fluorescencijos intensyvumą mažiau veikia pH ir jis gali būti iš esmės nepakitęs ph=6 ~ 10 diapazone. Kaip fluorescencinis zondas, selektyvus fe3 plus aptikimas tirpale realizuojamas remiantis vidiniu filtravimo efektu, o tiesinis aptikimo diapazonas yra 0–75 μM. Aptikimo riba yra 92,8 nm.
Šiame tyrime visapusiškai išnaudojamos savybės, kad daugiašakiai ksilanai lengvai formuoja tankius polimerinius apvalkalus. Pirmą kartą ksilanai naudojami grafeno kvantinių taškų paviršiaus pasyvavimo modifikacijai, ruošiami ksilano / grafeno kvantinių taškų kompozitai, gaunamas efektyvus fluorescencinis zondas selektyviam fe3 plus pėdsakų aptikimui.
2. Aukso sidabro bimetalinių nanodalelių paruošimas žaliai redukuojant ksilaną ir jo Ramano stiprinimo efektą:
Naudojant ksilaną kaip reduktorių ir stabilizatorių, chloroauro rūgštį kaip aukso pirmtaką ir torun reagentą kaip sidabro pirmtaką, buvo paruoštos skirtingo apvalkalo storio šerdies ir apvalkalo struktūros iš žalio Au @ Ag ir Au Ag tuščiavidurio lydinio. Pridėjus ksilaną išvengiama toksiškų cheminių reagentų naudojimo ir supaprastinamas sintezės procesas. Ksilanas, apvyniotas ant nanodalelių paviršiaus, ne tik stabilizuoja nanodaleles ir tolygiai paskirsto jas vandeniniame tirpale, bet ir pagerina jo atsparumą H2O2 oksidacijai ir korozijai, sudaro karštąsias vietas tarp tarpusavyje susijusių nanodalelių ir pagerina nanodalelių paviršiaus Ramano pagerinimo savybes. Vienodesnės formos šerdies apvalkalas buvo paruoštas optimizuojant ksilano Au@Ag nanodalelių kiekį, vengiant nano sidabro klasterių susidarymo. Palyginti su Au Ag lydiniu, gryno Au ir gryno Ag nanodalelėmis, ksilanu padengtomis Au@Ag Ramano 4-merkaptobenzenkarboksirūgšties signalas turi stipresnį sustiprinimo efektą, o aptikimo riba siekia 1 nm. Be to, ksilanu suvyniotos Au@Ag nanodalelės gali aptikti maisto teršalą Sudan I, kurio aptikimo riba yra tik 0,126 ppm.
Naudojant ksilano molekulinės grandinės redukcines galines grupes ir makromolekulinės grandinės struktūrą, šiame tyrime buvo ištirtas aukso sidabro bimetalinių nanodalelių su ksilanu kaip žaliu reduktoriumi ir stabilizatoriumi paruošimo metodas ir pateikta paprasta, žalia ir ypač jautri maisto / aplinkos paviršiaus aptikimo technologija. saugos įvertinimas.
3. Ksilan-g-chitozano ketvirtinės amonio druskos / montmorilonito sulaikymo ir drenažo priemonės sintezės ir veikimo tyrimas:
Siekiant sujungti ksilano, chitozano ketvirtinės amonio druskos ir montmorilonito sulaikymo ir drenažo savybes, nulupti ksilan-g-chitozano ketvirtinės amonio druskos / montmorilonito (ksilan-g-qcs) nanokompozitai buvo paruošti naudojant paspaudimo cheminę reakciją ir interkalacijos reakciją. nauja sulaikymo ir drenažo pagalba.
Pirma, chitozano ketvirtinė amonio druska (QCS) įterpiama į montmorilonito sluoksnio erdvę, kad būtų išplėstas montmorilonito sluoksnių atstumas, o tada ksilano ir QCS molekulinė grandinė sujungiama montmorilonito sluoksnio erdvėje spustelėjus cheminę reakciją. Šiame procese atstumas tarp montmorilonito sluoksnių dar padidinamas, kol jis pašalinamas.
Palyginti su trimis žaliavomis, ksilan-g-qcs nanokompozitų sulaikymo ir drenažo savybės labai pagerėjo. Maksimalus kalcio karbonato flokuliacijos efektyvumas yra 37,41 proc. Kai pridedamas kiekis yra 0,01 mg/g, plakimo laipsnis yra mažiausias.
Be to, susiejant neigiamo krūvio ksilaną su teigiamai įkrauta ketvirtine chitozano amonio druska, išvengiama QCS sukeliamo krūvio kaupimosi uždaroje sistemoje. Šiame tyrime ksilanas buvo skiepytas ir modifikuotas naudojant paspaudimo chemiją. Naudojant ksilaną kaip polianiono elektrolitą, jis turi daug šakų ir lengvai drėkinamas bei išbrinksta. Kartu su chitozano ir montmorilonito privalumais pagerėjo ksilano sulaikymo ir drenavimo savybės, buvo sukurtas naujas popieriaus gamybos priedas.
4. Ksilano anglies rutulio / grafeno superkondensatoriaus paruošimas ir veikimo tyrimas:
Po to, kai ksilanas buvo ištirpintas natrio hidroksido / karbamido sistemoje, hidroterminiu karbonizavimu buvo paruoštos azotu legiruotos ksilano anglies sferos (XCS), o po to KOH aukštoje temperatūroje buvo gautos aktyvuotos ksilano anglies sferos (axcs). Tada į grafeno oksido tirpalą tuo pačiu metu buvo pridėta axcs ir askorbo rūgšties, o aktyvuotos ksilano anglies sferos / grafeno oksido plėvelė (axcs/go) buvo gautos filtravimo būdu, o po to vėl buvo pridėta askorbo rūgšties, kad sumažintų go. Sudėtinės membranos redukcijos procese išorinis sluoksnis taps hidrofobinis po to, kai bus sumažintas iki RGO, neleisdamas reduktantui prasiskverbti į membranos vidų. Šiuo metu membranoje esanti askorbo rūgštis gali sumažinti eismą in situ, o anglies rutulys, kaip grafeno lamelės jungtis, padidina krūvio perdavimo greitį tarp grafeno sluoksnių, todėl pagerėja specifinė axcs/rgo kompozitinės membranos talpa. Dviejų elektrodų sistemoje srovės tankis yra 1A? Kai g-1, jo savitoji talpa yra 755 mf/cm2, galios tankis yra 22,5–2250 mw/cm2, o energijos tankis – 11,88–25,2 mwh/cm2. Po 10 000 ciklų talpos išlaikymo koeficientas yra 108,7 proc.
Šiame tyrime ksilano anglies sferos buvo paruoštos naudojant didelę ksilano hidroterminės anglies išeigą, o superkondensatorių elektrodų medžiagos buvo paruoštos sumaišant su grafenu, kuris išplėtė ksilano taikymo sritį.
5. Cr (Ⅵ) aptikimo vandenyje tyrimas naudojant ksilano savaiminio pasyvavimo vienasluoksnius grafeno kvantinius taškus kartu su mikrofluidine kontrole:
Vienasluoksniai grafeno kvantiniai taškai (sgqds) paprastai gaminami iš aromatinių molekulių ar kitų anglies pirmtakų metodu „iš apačios į viršų“.
Šiame tyrime pirmą kartą hidroterminėmis sąlygomis buvo paruošti azoto legiruoti grafeno kvantiniai taškai (n-sgqds), naudojant naoh / karbamidą ir ksilaną be benzeno žiedo kaip pirmtako. Šiame procese ksilanas visiškai ištirpsta ir sudaro kompleksą su naoh/karbamidu. Karbamidas, karbonizuotas hidroterminėje reakcijoje, suyra ir išskiria amoniaką bei anglies dioksidą, kuris skatina vienasluoksnių grafeno kvantinių taškų susidarymą ir trukdo jų sąveikai bei aglomeracijai. Paruošti grafeno kvantiniai taškai yra legiruoti 1,38 procento azoto, kvantinė išeiga yra 23,8 procentai, fluorescencijos trukmė yra 5,76 ns, o paviršius savaime pasyvuojamas nepilnu karbonizuotu ksilanu, kuris apsaugo nuo kvantinių taškų aglomeracijos. Ksilano savaime pasyvuoti vienasluoksniai grafeno kvantiniai taškai turi gerą selektyvumą ir jautrumą, kai naudojami kaip fluorescencinis zondas Cr (Ⅵ) aptikimui vandenyje. Pasyvinamasis sluoksnis apsaugo nuo kitų vandenyje esančių jonų trukdžių, jį gali pažeisti tik stiprūs oksidatoriai, tokie kaip Cr (VI). Linijinis Cr (Ⅵ) aptikimo diapazonas yra 5 ~ 150 μM. Aptikimo riba yra tik 4,1 μM. Įdėjus kvantinius taškus į hidrogelius ir integruojant juos į mikroskysčių lustus, vizualiai aptinkamas Cr (VI).
Šiame tyrime ksilozė buvo hidrotermiškai paversta azotu dengtais vieno sluoksnio grafeno kvantiniais taškais. Padedant naoh/karbamidui, buvo pateiktas naujas būdas paruošti vieno sluoksnio grafeno kvantinius taškus su nearomatinėmis molekulėmis, o paprastas ir lengvas vizualizacijos metodas vandens aplinkos stebėjimui.