Xylanlà loại hemicellulose chính, thường được sử dụng làm vật liệu mô hình của hemicellulose. Nó có lợi thế về nguồn rộng rãi, giá rẻ, tái tạo, phân hủy sinh học, tương thích sinh học tốt, v.v. Hiện nay, việc nghiên cứu các vật liệu dựa trên xylan chủ yếu tập trung vào việc chuẩn bị màng, hydrogel và các lĩnh vực khác, nhưng xylan là các heteropolysaccharid, có cấu trúc phân tử phức tạp, đơn vị đường đa dạng, chuỗi phân tử ngắn và đa nhánh. Các màng và hydrogel đã chuẩn bị có tính chất cơ học kém, chưa phát huy được hết ưu điểm của chúng. So với xenlulo và lignin, ba thành phần chính của thực vật, phân tử xylan có ưu điểm là dễ hòa tan, dễ tiếp cận và năng suất cacbon thủy nhiệt cao.
Bài báo này sử dụng đầy đủ các ưu điểm này của xylan. Một mặt, các vật liệu nano xylan và vô cơ được kết hợp ở cấp độ phân tử, và một loạt các vật liệu tổng hợp nano xylan / vô cơ mới được phát triển; Mặt khác, thông qua quá trình cacbon hóa thủy nhiệt, các quả cầu cacbon xylan và các chấm lượng tử graphene đã được điều chế và ứng dụng một cách hiệu quả cho các chất hỗ trợ lưu giữ và thoát nước, tăng cường Raman, siêu tụ điện và phát hiện ion, giúp mở rộng các lĩnh vực ứng dụng của xylan và nhận ra giá trị cao sử dụng xylan.
Nội dung nghiên cứu chính như sau:
1. Điều chế các chấm lượng tử graphene thụ động xylan và phát hiện dấu vết chọn lọc của nó đối với fe3 plus:
Các chấm lượng tử graphene (gqds) được chuẩn bị bằng siêu âm với graphit làm nguyên liệu thô, N-metyl pyrrolidon làm dung môi và natri hydroxit làm thuốc thử phụ. Các gqds chứa các nhóm chức oxy và ít khuyết tật bề mặt, gần với cấu trúc của graphene ban đầu, nhưng gqds có độ hòa tan trong nước thấp và dễ kết tụ thành kết tủa trắng.
Trong nghiên cứu này, xylan đã được sử dụng để thụ động hóa bề mặt của nó để thu được các chấm lượng tử graphene thụ động xylan （GQDs @ xylan). So với trước khi thụ động hóa, GQDs @ xylan Tính ổn định trong nước được cải thiện, hiệu suất lượng tử cũng tăng từ 19,12 phần trăm lên 36,63 phần trăm và thời gian tồn tại của huỳnh quang tăng lên 7,47ns. GQDs @ xylan Cường độ huỳnh quang của ít bị ảnh hưởng bởi độ pH và có thể được giữ về cơ bản không thay đổi trong phạm vi ph =6 ~ 1 0. Là một đầu dò huỳnh quang, việc phát hiện chọn lọc fe3 plus trong dung dịch được thực hiện dựa trên hiệu ứng lọc bên trong và phạm vi phát hiện tuyến tính là 0 ~ 75 μ M. Giới hạn phát hiện là 92,8nm.
Nghiên cứu này sử dụng đầy đủ các đặc điểm mà xylan nhiều nhánh dễ tạo thành vỏ polyme dày đặc. Lần đầu tiên, xylan được sử dụng để sửa đổi sự thụ động bề mặt của các chấm lượng tử graphene, vật liệu tổng hợp chấm lượng tử xylan / graphene được chuẩn bị và thu được một đầu dò huỳnh quang hiệu quả để phát hiện dấu vết chọn lọc của fe3 plus.
2. Điều chế các hạt nano lưỡng kim bạc vàng bằng cách khử xylan xanh và hiệu ứng tăng cường Raman của nó:
Sử dụng xylan làm chất khử và chất ổn định, axit chloroauric làm tiền chất vàng và thuốc thử torun làm tiền chất bạc, cấu trúc lõi-vỏ với độ dày vỏ khác nhau được điều chế bằng hợp kim rỗng Au @ Ag và Au Ag màu xanh lục. Việc bổ sung xylan tránh sử dụng các thuốc thử hóa học độc hại và đơn giản hóa quá trình tổng hợp. Xylan được bao bọc trên bề mặt của các hạt nano không chỉ ổn định các hạt nano và làm cho chúng phân tán đồng đều trong dung dịch nước, mà còn cải thiện khả năng chống lại quá trình oxy hóa và ăn mòn của H2O2, hình thành các điểm nóng giữa các hạt nano liên kết với nhau và nâng cao hiệu suất tăng cường Raman bề mặt của các hạt nano. Vỏ lõi với hình dạng đồng đều hơn được chế tạo bằng cách tối ưu hóa lượng Hạt Nano xylan Au @ Ag, đồng thời tránh tạo ra các cụm nano bạc. So với hợp kim Au Ag, Au nguyên chất và các hạt nano Ag tinh khiết, Au @ Ag được phủ xylan Tín hiệu Raman của 4- axit mercaptobenzoic có tác dụng tăng cường mạnh hơn và giới hạn phát hiện đạt đến 1nm. Ngoài ra, Hạt nano Au @ Ag được bọc xylan có thể phát hiện Sudan I, một chất gây ô nhiễm thực phẩm, với giới hạn phát hiện thấp tới 0. 126ppm.
Sử dụng các nhóm cuối khử và cấu trúc chuỗi đại phân tử của chuỗi phân tử xylan, nghiên cứu này khám phá phương pháp điều chế các hạt nano lưỡng kim bạc vàng với xylan làm chất khử và chất ổn định màu xanh lục, đồng thời cung cấp một công nghệ phát hiện bề mặt đơn giản, xanh lá cây và cực nhạy cho thực phẩm / môi trường đánh giá an toàn.
3. Nghiên cứu tổng hợp và hiệu suất của xylan-g-chitosan bậc bốn muối amoni / montmorillonite giữ và hỗ trợ thoát nước:
Để kết hợp các đặc tính lưu giữ và thoát nước của muối amoni bậc bốn xylan, chitosan và montmorillonite, muối amoni bậc bốn xylan-g-chitosan / montmorillonite (xylan-g-qcs) được điều chế bằng phản ứng hóa học nhấp chuột và phản ứng xen phủ duy trì và hỗ trợ thoát nước mới.
Đầu tiên, muối amoni bậc bốn chitosan (QCS) được đưa vào không gian lớp của montmorillonite để mở rộng khoảng cách lớp của montmorillonite, và sau đó chuỗi phân tử của xylan và QCS được liên kết trong không gian lớp của montmorillonite bằng cách kích thích phản ứng hóa học. Trong quá trình này, khoảng cách giữa các lớp của montmorillonite được tăng thêm cho đến khi tách lớp.
So với ba nguyên liệu thô, hiệu suất lưu giữ và thoát nước của vật liệu nano xylan-g-qcs đã được cải thiện rất nhiều. Hiệu suất keo tụ tối đa của canxi cacbonat là 37,41 phần trăm. Khi lượng bổ sung là 0. 01mg / g, mức độ đập là thấp nhất.
Ngoài ra, bằng cách liên kết xylan tích điện âm với muối amoni bậc bốn tích điện dương của chitosan, sự tích tụ điện tích do QCS gây ra trong một hệ thống kín sẽ tránh được. Trong nghiên cứu này, xylan đã được ghép và sửa đổi bằng hóa học kích thích. Sử dụng xylan làm chất điện ly polyanion, nó có nhiều nhánh, dễ ngậm nước và trương nở. Đồng thời, kết hợp với những ưu điểm của chitosan và montmorillonite, các đặc tính giữ và thoát nước của xylan đã được tăng cường, và một chất phụ gia làm giấy mới đã được phát triển.
4. Nghiên cứu hiệu suất và điều chế của siêu tụ điện xylan carbon / graphene:
Sau khi xylan được hòa tan trong hệ thống natri hydroxit / urê, các quả cầu cacbon xylan pha tạp nitơ (XCS) được điều chế bằng cách cacbon hóa thủy nhiệt, và sau đó các quả cầu cacbon xylan được hoạt hóa (axcs) được thu được bằng cách kích hoạt nhiệt độ cao KOH. Sau đó, axcs và axit ascorbic được thêm vào cùng một lúc vào dung dịch graphene oxit, và các quả cầu cacbon xylan hoạt hóa / màng graphene oxit (axcs / go) thu được bằng cách lọc hút, và sau đó axit ascorbic lại được thêm vào để giảm bớt. Trong quá trình khử màng composite, chất đi ở lớp ngoài sẽ trở nên kỵ nước sau khi bị khử thành RGO, ngăn cản chất khử thấm vào bên trong màng. Tại thời điểm này, axit ascorbic trong màng có thể giảm đi tại chỗ, và quả cầu carbon như đầu nối của phiến graphene làm tăng tốc độ truyền điện tích giữa các lớp graphene, do đó, điện dung riêng của màng tổng hợp axcs / rgo được cải thiện. Trong hệ thống điện cực kép, mật độ dòng điện là 1A? Khi g {1}}, nó có điện dung riêng là 755mf / cm2, mật độ công suất là 22,5 ~ 2250mw / cm2 và mật độ năng lượng là 11,88 ~ 25,2mwh / cm2. Sau 10000 chu kỳ, tỷ lệ duy trì điện dung là 108,7 phần trăm.
Trong nghiên cứu này, các quả cầu cacbon xylan được điều chế bằng cách tận dụng năng suất cao của cacbon thủy nhiệt xylan, và các vật liệu điện cực của siêu tụ điện được điều chế bằng cách cho hợp chất với graphene, làm mở rộng lĩnh vực ứng dụng của xylan.
5. Nghiên cứu phát hiện Cr (Ⅵ) trong nước bằng các chấm lượng tử graphene đơn lớp tự thụ động xylan kết hợp với kiểm soát vi lỏng:
Các chấm lượng tử graphene đơn lớp (sgqds) thường được điều chế từ các phân tử thơm hoặc các tiền chất carbon khác bằng phương pháp từ dưới lên.
Trong nghiên cứu này, các chấm lượng tử graphene tự pha tạp nitơ (n-sgqds) lần đầu tiên được điều chế trong điều kiện thủy nhiệt với sự hỗ trợ của naoh / urê và xylan không có vòng benzen làm tiền chất. Trong quá trình này, xylan bị hòa tan hoàn toàn và tạo phức với naoh / urê. Khi carbon hóa trong phản ứng thủy nhiệt, urê phân hủy và giải phóng amoniac và carbon dioxide, thúc đẩy sự hình thành các chấm lượng tử graphene đơn lớp và cản trở sự tương tác và kết tụ của chúng. Các chấm lượng tử graphene đã chuẩn bị được pha tạp với 1,38 phần trăm nitơ, hiệu suất lượng tử là 23,8 phần trăm, thời gian tồn tại của huỳnh quang là 5,76ns và bề mặt tự thụ động bởi xylan cacbon hóa không hoàn toàn, giúp tránh sự kết tụ của các chấm lượng tử. Các chấm lượng tử graphene đơn lớp tự thụ động xylan có độ chọn lọc và độ nhạy tốt khi được sử dụng như một đầu dò huỳnh quang để phát hiện Cr (Ⅵ) trong nước. Lớp thụ động tránh sự can thiệp của các ion khác trong nước và chỉ có thể bị phá hủy bởi các chất oxy hóa mạnh như Cr (VI). Phạm vi phát hiện tuyến tính của Cr (Ⅵ) là 5 ~ 150 μ M. Giới hạn phát hiện chỉ là 4,1 μ M. Bằng cách nhúng các chấm lượng tử vào hydrogel và tích hợp chúng vào các chip vi lỏng, việc phát hiện Cr (VI) bằng mắt thường được thực hiện.
Trong nghiên cứu này, xylose đã được thủy nhiệt chuyển thành các chấm lượng tử graphene đơn lớp pha tạp nitơ. Với sự hỗ trợ của naoh / urê, một phương pháp mới để chuẩn bị các chấm lượng tử graphene đơn lớp với các phân tử không thơm đã được cung cấp và một phương pháp trực quan đơn giản và dễ dàng đã được cung cấp để giám sát môi trường nước.