Xilanoé o principal tipo de hemicelulose, que é frequentemente usado como material modelo de hemicelulose. Tem as vantagens de ampla fonte, baixo preço, renovável, biodegradável, boa biocompatibilidade e assim por diante. Atualmente, a pesquisa de materiais à base de xilana concentra-se principalmente na preparação de membranas, hidrogéis e outros campos, mas xilanas são heteropolissacarídeos, com estrutura molecular complexa, diversas unidades de açúcar, cadeias moleculares curtas e multiramificações. As membranas e hidrogéis preparados têm propriedades mecânicas pobres, e suas vantagens não foram plenamente aproveitadas. Em comparação com a celulose e a lignina, os três principais componentes das plantas, as moléculas de xilano têm as vantagens de fácil dissolução, alta acessibilidade e alto rendimento de carbono hidrotérmico.
Este artigo faz pleno uso dessas vantagens do xilano. Por um lado, os nano materiais de xilano e inorgânicos são compostos em nível molecular, e uma variedade de novos compósitos de xilano/nano inorgânicos são desenvolvidos; Por outro lado, através da carbonização hidrotermal, esferas de carbono de xilana e pontos quânticos de grafeno foram eficientemente preparados e aplicados para auxiliar de retenção e drenagem, aprimoramento Raman, supercapacitores e detecção de íons, respectivamente, o que ampliou os campos de aplicação de xilana e realizou o alto valor utilização de xilana.
Os principais conteúdos de pesquisa são os seguintes:
1. Preparação de pontos quânticos de grafeno passivados por xilano e sua detecção seletiva de traços de fe3 plus:
Pontos quânticos de grafeno (gqds) foram preparados por ultrassom com grafite como matéria-prima, N-metilpirrolidona como solvente e hidróxido de sódio como reagente auxiliar. Os gqds contêm grupos funcionais de oxigênio e têm menos defeitos de superfície, que estão mais próximos da estrutura do grafeno original, mas os gqds têm baixa solubilidade em água e são fáceis de aglomerar em precipitados brancos.
Neste estudo, o xilano foi usado para passivar sua superfície para obter pontos quânticos de grafeno passivados por xilano (GQDs@xylan). Comparado com antes da passivação, GQDs@xylan A estabilidade em água é melhorada, o rendimento quântico também é aumentado de 19,12 por cento para 36,63 por cento e o tempo de vida de fluorescência é aumentado para 7,47 ns. GQDs@xylan A intensidade de fluorescência de é menos afetada pelo pH e pode ser mantida basicamente inalterada na faixa de ph=6 ~ 10. Como uma sonda fluorescente, a detecção seletiva de fe3 plus em solução é realizada com base no efeito de filtragem interna e a faixa linear de detecção é de 0 ~ 75 μ M. O limite de detecção é de 92,8 nm.
Este estudo faz pleno uso das características de que as xilanas multiramificadas são fáceis de formar conchas de polímeros densas. Pela primeira vez, xilanas são usadas para a modificação de passivação de superfície de pontos quânticos de grafeno, compostos de pontos quânticos de xilano / grafeno são preparados e uma sonda fluorescente eficiente para detecção seletiva de traços de fe3 plus é obtida.
2. Preparação de nanopartículas bimetálicas de ouro prata por redução verde de xilano e seu efeito de aprimoramento Raman:
Utilizando xilano como redutor e estabilizador, ácido cloroáurico como precursor de ouro e reagente torun como precursor de prata, foram preparadas estruturas núcleo-casca com diferentes espessuras de casca em liga oca verde Au@Ag e Au Ag. A adição de xilana evita o uso de reagentes químicos tóxicos e simplifica o processo de síntese. O xilano envolvido na superfície das nanopartículas não apenas estabiliza as nanopartículas e as torna uniformemente dispersas em solução aquosa, mas também melhora sua capacidade de resistir à oxidação e corrosão de H2O2, forma pontos quentes entre nanopartículas interconectadas e melhora o desempenho de aprimoramento Raman da superfície das nanopartículas. O core-shell com formato mais uniforme foi preparado otimizando a quantidade de nanopartículas de xilana Au@Ag, evitando a geração de nano aglomerados de prata. Comparado com liga Au Ag, Au puro e nanopartículas de Ag puro, Au@Ag revestido com xilano O sinal Raman do ácido 4-mercaptobenzóico tem um efeito de aprimoramento mais forte, e o limite de detecção atinge 1 nm. Além disso, as nanopartículas Au@Ag envoltas em xilano podem detectar o Sudão I, um poluente alimentar, com um limite de detecção tão baixo quanto 0.126ppm.
Usando os grupos terminais redutores e a estrutura da cadeia macromolecular da cadeia molecular do xilano, este estudo explorou o método de preparação de nanopartículas bimetálicas de ouro e prata com xilano como redutor e estabilizador verde, e forneceu uma tecnologia de detecção de superfície simples, verde e ultra sensível para alimentos / meio ambiente avaliação de segurança.
3. Estudo sobre Síntese e desempenho do sal de amônio quaternário de xilano-g-quitosana / retenção de montmorilonita e auxiliar de drenagem:
A fim de combinar as propriedades de retenção e drenagem de xilana, sal de amônio quaternário de quitosana e montmorilonita, os nanocompósitos descascados de sal de amônio quaternário de xilana-g-quitosana / montmorilonita (xilan-g-qcs) foram preparados por reação química de clique e reação de intercalação como um novo auxiliar de retenção e drenagem.
Em primeiro lugar, o sal de amônio quaternário de quitosana (QCS) é inserido no espaço de camada de montmorilonita para expandir o espaçamento de camada de montmorilonita e, em seguida, a cadeia molecular de xilano e QCS é ligada no espaço de camada de montmorilonita clicando na reação química. Neste processo, o espaçamento das camadas de montmorilonita é aumentado ainda mais até o stripping.
Comparado com as três matérias-primas, o desempenho de retenção e drenagem dos nanocompósitos de xilano-g-qcs foi bastante melhorado. A eficiência máxima de floculação do carbonato de cálcio é de 37,41%. Quando a quantidade de adição é 0.01mg/g, o grau de batimento é o mais baixo.
Além disso, ao ligar o xilano carregado negativamente com o sal de amônio quaternário de quitosana carregado positivamente, o acúmulo de carga causado por QCS em um sistema fechado é evitado. Neste estudo, o xilano foi enxertado e modificado por química de clique. Utilizando o xilano como eletrólito poliânion, possui muitas ramificações e é de fácil hidratação e inchaço. Ao mesmo tempo, combinado com as vantagens da quitosana e da montmorilonita, as propriedades de retenção e drenagem da xilana foram aprimoradas e um novo aditivo para fabricação de papel foi desenvolvido.
4. Preparação e estudo de desempenho de bola de carbono xilana / supercapacitor de grafeno:
Após a xilana ter sido dissolvida no sistema hidróxido de sódio/uréia, esferas de carbono xilano dopado com nitrogênio (XCS) foram preparadas por carbonização hidrotérmica, e então esferas de xilano ativado (axcs) foram obtidas por ativação de alta temperatura com KOH. Em seguida, axcs e ácido ascórbico foram adicionados à solução de óxido de grafeno ao mesmo tempo, e as esferas de carvão xilano ativado / filme de óxido de grafeno (axcs/go) foram obtidas por filtração por sucção e, em seguida, o ácido ascórbico foi adicionado novamente para reduzir o go. No processo de redução da membrana composta, o go na camada externa se tornará hidrofóbico após ser reduzido a RGO, impedindo que o redutor penetre no interior da membrana. Neste momento, o ácido ascórbico na membrana pode reduzir o go in situ, e a bola de carbono como o conector da lamela de grafeno aumenta a taxa de transferência de carga entre as camadas de grafeno, de modo que a capacitância específica da membrana composta axcs/rgo é melhorada. No sistema de eletrodo duplo, a densidade de corrente é 1A? Quando g-1, tem uma capacitância específica de 755mf/cm2, a densidade de potência é de 22,5 ~ 2250mw/cm2 e a densidade de energia é de 11,88 ~ 25,2mwh/cm2. Após 10.000 ciclos, a taxa de retenção de capacitância é de 108,7%.
Neste estudo, as esferas de carbono de xilana foram preparadas aproveitando o alto rendimento do carbono hidrotermal de xilana, e os materiais dos eletrodos dos supercapacitores foram preparados por composição com grafeno, o que ampliou o campo de aplicação da xilana.
5. Estudo sobre a detecção de Cr (Ⅵ) em água por pontos quânticos de grafeno monocamada de autopassivação de xilano combinado com controle microfluídico:
Os pontos quânticos de grafeno de monocamada (sgqds) são geralmente preparados a partir de moléculas aromáticas ou outros precursores de carbono por métodos de baixo para cima.
Neste estudo, pontos quânticos de grafeno autodopados com nitrogênio (n-sgqds) foram preparados em condições hidrotermais pela primeira vez com o auxílio de naoh/uréia e xilano sem anel benzênico como precursor. Nesse processo, a xilana é completamente dissolvida e forma um complexo com naoh/uréia. Quando carbonizada em reação hidrotérmica, a uréia se decompõe e libera amônia e dióxido de carbono, o que promove a formação de pontos quânticos de grafeno monocamada e dificulta sua interação e aglomeração. Os pontos quânticos de grafeno preparados são dopados com 1,38% de nitrogênio, o rendimento quântico é de 23,8%, a vida útil da fluorescência é de 5,76 ns e a superfície é autopassivada por xilano carbonizado incompleto, o que evita a aglomeração de pontos quânticos. Os pontos quânticos de grafeno de monocamada autopassivados de xilano têm boa seletividade e sensibilidade quando usados como uma sonda fluorescente para detectar Cr (Ⅵ) em água. A camada de passivação evita a interferência de outros íons na água e só pode ser danificada por oxidantes fortes como o Cr (VI). A faixa de detecção linear de Cr (Ⅵ) é de 5 ~ 150 μ M. O limite de detecção é de apenas 4,1 μ M. Ao incorporar pontos quânticos em hidrogéis e integrá-los em chips microfluídicos, a detecção visual de Cr (VI) é realizada.
Neste estudo, a xilose foi convertida hidrotermicamente em pontos quânticos de grafeno de camada única dopados com nitrogênio. Com o auxílio de naoh/ureia, foi fornecida uma nova maneira de preparar pontos quânticos de grafeno de camada única com moléculas não aromáticas e um método de visualização simples e fácil para monitoramento do ambiente aquático.