Ksilānsir galvenais hemicelulozes veids, ko bieži izmanto kā hemicelulozes paraugmateriālu. Tam ir plaša avota, zemas cenas, atjaunojamās, bioloģiski noārdāmās, labas bioloģiskā saderības un tā tālāk priekšrocības. Pašlaik ksilāna bāzes materiālu izpēte galvenokārt ir vērsta uz membrānu, hidrogēlu un citu jomu sagatavošanu, bet ksilāni ir heteropolisaharīdi ar sarežģītu molekulāro struktūru, daudzveidīgām cukura vienībām, īsām molekulārām ķēdēm un daudzām atzarojumiem. Sagatavotajām membrānām un hidrogēliem ir sliktas mehāniskās īpašības, un to priekšrocības nav pilnībā izmantotas. Salīdzinājumā ar celulozi un lignīnu, kas ir trīs galvenās augu sastāvdaļas, ksilāna molekulām ir tādas priekšrocības kā viegla šķīdināšana, augsta pieejamība un augsta hidrotermiskā oglekļa raža.
Šajā rakstā ir pilnībā izmantotas šīs ksilāna priekšrocības. No vienas puses, ksilāns un neorganiskie nanomateriāli tiek sajaukti molekulārā līmenī, un tiek izstrādāti dažādi jauni ksilāna/neorganiskie nano kompozītmateriāli; No otras puses, izmantojot hidrotermisko karbonizāciju, ksilāna oglekļa sfēras un grafēna kvantu punkti tika efektīvi sagatavoti un piemēroti attiecīgi aiztures un drenāžas palīglīdzekļiem, Ramana uzlabošanai, superkondensatoriem un jonu noteikšanai, kas paplašināja ksilāna pielietojuma laukus un saprata augsto vērtību. ksilāna izmantošana.
Galvenais pētījuma saturs ir šāds:
1. Ksilāna pasivētu grafēna kvantu punktu sagatavošana un tā selektīva fe3 plus pēdu noteikšana:
Grafēna kvantu punkti (gqds) tika sagatavoti ar ultraskaņu, izmantojot grafītu kā izejvielu, N-metilpirolidonu kā šķīdinātāju un nātrija hidroksīdu kā palīgreaģentu. Gqds satur skābekļa funkcionālās grupas un tiem ir mazāk virsmas defektu, kas ir tuvāk oriģinālā grafēna struktūrai, bet gqds ir zema šķīdība ūdenī un ir viegli aglomerējami baltās nogulsnēs.
Šajā pētījumā ksilāns tika izmantots tā virsmas pasivēšanai, lai iegūtu ksilāna pasivētus grafēna kvantu punktus (GQDs@xylan). Salīdzinot ar pirms pasivēšanas, GQDs@xylan ir uzlabota stabilitāte ūdenī, arī kvantu iznākums ir palielināts no 19,12 procentiem līdz 36,63 procentiem, un fluorescences kalpošanas laiks ir palielināts līdz 7,47 ns. GQDs@xylan Fluorescences intensitāti mazāk ietekmē pH, un to var saglabāt būtībā nemainīgu diapazonā no ph=6 ~ 10. Kā fluorescējoša zonde, selektīva fe3 plus noteikšana šķīdumā tiek realizēta, pamatojoties uz iekšējo filtrēšanas efektu, un noteikšanas lineārais diapazons ir 0 ~ 75 μM. Noteikšanas robeža ir 92,8 nm.
Šis pētījums pilnībā izmanto īpašības, ka daudzzaru ksilāni ir viegli veidojami blīvi polimēru apvalki. Pirmo reizi ksilāni tiek izmantoti grafēna kvantu punktu virsmas pasivācijas modifikācijai, tiek sagatavoti ksilāna / grafēna kvantu punktu kompozītmateriāli un iegūta efektīva fluorescējoša zonde selektīvai fe3 plus pēdu noteikšanai.
2. Zelta sudraba bimetāla nanodaļiņu sagatavošana ar ksilāna zaļo reducēšanu un tā Ramana uzlabojošo efektu:
Izmantojot ksilānu kā reducētāju un stabilizatoru, hloraurīnskābi kā zelta prekursoru un torun reaģentu kā sudraba prekursoru, tika sagatavotas serdes un apvalka struktūras ar dažādu apvalka biezumu zaļā Au @ Ag un Au Ag dobajā sakausējumā. Ksilāna pievienošana ļauj izvairīties no toksisku ķīmisko reaģentu izmantošanas un vienkāršo sintēzes procesu. Ksilāns, kas ietīts uz nanodaļiņu virsmas, ne tikai stabilizē nanodaļiņas un padara tās vienmērīgi izkliedētas ūdens šķīdumā, bet arī uzlabo tā spēju pretoties H2O2 oksidācijai un korozijai, veido karstos punktus starp savstarpēji savienotām nanodaļiņām un uzlabo nanodaļiņu virsmas Ramana uzlabošanās veiktspēju. Vienveidīgākas formas kodols tika sagatavots, optimizējot ksilāna Au@Ag nanodaļiņu daudzumu, vienlaikus izvairoties no nano sudraba klasteru veidošanās. Salīdzinot ar Au Ag sakausējumu, tīru Au un tīru Ag nanodaļiņām, ar ksilāna pārklājumu Au@Ag 4-merkaptobenzoskābes Ramana signālam ir spēcīgāks uzlabošanās efekts, un noteikšanas robeža sasniedz 1 nm. Turklāt ksilāna iesaiņotās Au@Ag nanodaļiņas var noteikt pārtikas piesārņotāju Sudan I, kuras noteikšanas robeža ir tikai 0,126 ppm.
Izmantojot ksilāna molekulārās ķēdes reduktīvās gala grupas un makromolekulārās ķēdes struktūru, šajā pētījumā tika pētīta zelta sudraba bimetāla nanodaļiņu sagatavošanas metode ar ksilānu kā zaļo reducētāju un stabilizatoru, un tika nodrošināta vienkārša, zaļa un īpaši jutīga virsmas noteikšanas tehnoloģija pārtikai / videi. drošības novērtējums.
3. Pētījums par ksilān-g-hitozāna ceturtdaļējā amonija sāls/montmorilonīta aiztures un drenāžas līdzekļa sintēzi un veiktspēju:
Lai apvienotu ksilāna, hitozāna kvartārā amonija sāls un montmorilonīta aiztures un drenāžas īpašības, nomizotie ksilāna-g-hitozāna kvartārā amonija sāls / montmorilonīta (ksilān-g-qcs) nanokompozīti tika sagatavoti ar klikšķu ķīmisko reakciju un interkalācijas reakciju. jauns aizturēšanas un drenāžas palīglīdzeklis.
Pirmkārt, hitozāna kvartārais amonija sāls (QCS) tiek ievietots montmorilonīta slāņa telpā, lai paplašinātu montmorilonīta slāņa atstarpi, un pēc tam ksilāna un QCS molekulārā ķēde tiek saistīta montmorilonīta slāņa telpā, noklikšķinot uz ķīmiskās reakcijas. Šajā procesā montmorilonīta slāņa atstatums tiek vēl vairāk palielināts līdz atdalīšanai.
Salīdzinot ar trim izejmateriāliem, ksilan-g-qcs nanokompozītu aiztures un drenāžas rādītāji ir ievērojami uzlaboti. Kalcija karbonāta maksimālā flokulācijas efektivitāte ir 37,41 procenti. Ja pievienošanas daudzums ir 0,01 mg/g, sitiena pakāpe ir viszemākā.
Turklāt, saistot negatīvi lādēto ksilānu ar hitozāna pozitīvi lādēto ceturtdaļējo amonija sāli, tiek novērsta QCS izraisīta lādiņa uzkrāšanās slēgtā sistēmā. Šajā pētījumā ksilāns tika uzpotēts un modificēts ar klikšķu ķīmiju. Izmantojot ksilānu kā polianjonu elektrolītu, tam ir daudz zaru, un to ir viegli mitrināt un uzbriest. Tajā pašā laikā, apvienojumā ar hitozāna un montmorilonīta priekšrocībām, tika uzlabotas ksilāna aiztures un drenāžas īpašības, kā arī tika izstrādāta jauna papīra ražošanas piedeva.
4. Ksilāna oglekļa lodītes/grafēna superkondensatora sagatavošana un veiktspējas izpēte.
Pēc tam, kad ksilāns tika izšķīdināts nātrija hidroksīda / urīnvielas sistēmā, ar hidrotermisku karbonizāciju tika sagatavotas ar slāpekli leģētas ksilāna oglekļa sfēras (XCS), un pēc tam ar KOH aktivizēšanu augstā temperatūrā tika iegūtas aktīvās ksilāna oglekļa sfēras (axcs). Pēc tam grafēna oksīda šķīdumam vienlaikus pievienoja axcs un askorbīnskābi, un ar sūkšanas filtrēšanu tika iegūtas aktivētās ksilāna oglekļa sfēras / grafēna oksīda plēve (axcs/go), un pēc tam atkal tika pievienota askorbīnskābe, lai samazinātu go. Kompozītmateriālu membrānas reducēšanas procesā ārējā slāņa daļa pēc redukcijas līdz RGO kļūs hidrofoba, neļaujot reducētājam iekļūt membrānas iekšpusē. Šajā laikā askorbīnskābe membrānā var samazināt pārvietošanos in situ, un oglekļa lode kā grafēna lameļu savienotājs palielina lādiņa pārneses ātrumu starp grafēna slāņiem, tādējādi uzlabojot axcs/rgo kompozītmateriālu membrānas īpatnējo kapacitāti. Divkāršā elektrodu sistēmā strāvas blīvums ir 1A? Ja g-1, tā īpatnējā kapacitāte ir 755 mf/cm2, jaudas blīvums ir 22,5–2250 mw/cm2, un enerģijas blīvums ir 11,88–25,2 mwh/cm2. Pēc 10 000 cikliem kapacitātes saglabāšanas līmenis ir 108,7 procenti.
Šajā pētījumā ksilāna oglekļa sfēras tika sagatavotas, izmantojot augsto ksilāna hidrotermālā oglekļa iznākumu, un superkondensatoru elektrodu materiāli tika sagatavoti, savienojot ar grafēnu, kas paplašināja ksilāna pielietojuma jomu.
5. Pētījums par Cr (Ⅵ) noteikšanu ūdenī, izmantojot ksilāna pašpasivācijas monoslāņa grafēna kvantu punktus apvienojumā ar mikrofluidisko kontroli:
Viena slāņa grafēna kvantu punktus (sgqds) parasti sagatavo no aromātiskām molekulām vai citiem oglekļa prekursoriem, izmantojot augšupējas metodes.
Šajā pētījumā ar slāpekli pašleģēti grafēna kvantu punkti (n-sgqds) pirmo reizi tika sagatavoti hidrotermālos apstākļos, izmantojot naoh / urīnvielu un ksilānu bez benzola gredzena kā prekursoru. Šajā procesā ksilāns pilnībā izšķīst un veido kompleksu ar naoh/urīnvielu. Hidrotermālā reakcijā karbonizējoties, urīnviela sadalās un izdala amonjaku un oglekļa dioksīdu, kas veicina vienslāņu grafēna kvantu punktu veidošanos un kavē to mijiedarbību un aglomerāciju. Sagatavotie grafēna kvantu punkti ir leģēti ar 1,38 procentiem slāpekļa, kvantu iznākums ir 23,8 procenti, fluorescences kalpošanas laiks ir 5,76 ns, un virsma ir pašpasivēta ar nepilnīgu karbonizētu ksilānu, kas novērš kvantu punktu aglomerāciju. Ksilāna pašpasivētajiem monoslāņu grafēna kvantu punktiem ir laba selektivitāte un jutība, ja tos izmanto kā fluorescējošu zondi, lai noteiktu Cr (Ⅵ) ūdenī. Pasivācijas slānis novērš citu jonu iejaukšanos ūdenī, un to var sabojāt tikai spēcīgi oksidētāji, piemēram, Cr (VI). Cr (Ⅵ) lineārais noteikšanas diapazons ir no 5 ~ 150 μM. Noteikšanas robeža ir tikai 4,1 μM. Iegulstot kvantu punktus hidrogēlos un integrējot tos mikrofluidiskās mikroshēmās, tiek realizēta Cr (VI) vizuālā noteikšana.
Šajā pētījumā ksiloze tika hidrotermiski pārveidota par viena slāņa grafēna kvantu punktiem, kas leģēti ar slāpekli. Ar naoh/urīnvielas palīdzību tika nodrošināts jauns veids, kā sagatavot viena slāņa grafēna kvantu punktus ar nearomātiskām molekulām, un tika nodrošināta vienkārša un vienkārša vizualizācijas metode ūdens vides monitoringam.