Xylanhuwa t-tip ewlieni ta 'emicellulose, li ħafna drabi jintuża bħala materjal mudell ta' hemiċelluloża. Għandu l-vantaġġi ta 'sors wiesa', prezz baxx, rinnovabbli, bijodegradabbli, bijokompatibilità tajba u l-bqija. Fil-preżent, ir-riċerka ta 'materjali bbażati fuq xylan tiffoka prinċipalment fuq il-preparazzjoni ta' membrani, hydrogels u oqsma oħra, iżda xylans huma heteropolysaccharides, bi struttura molekulari kumplessa, unitajiet ta 'zokkor diversi, ktajjen molekulari qosra, u multi fergħat. Il-membrani u l-idroġels ippreparati għandhom proprjetajiet mekkaniċi foqra, u l-vantaġġi tagħhom ma nġiebux fis-seħħ. Meta mqabbla maċ-ċelluloża u l-lignin, it-tliet komponenti ewlenin tal-pjanti, il-molekuli xylan għandhom il-vantaġġi ta 'dissoluzzjoni faċli, aċċessibbiltà għolja u rendiment għoli ta' karbonju idrotermali.
Din id-dokument tagħmel użu sħiħ minn dawn il-vantaġġi ta 'xylan. Min-naħa waħda, materjali xylan u nano inorganiċi huma komposti fil-livell molekulari, u varjetà ta 'komposti ġodda xylan / nano inorganiċi huma żviluppati; Min-naħa l-oħra, permezz ta 'karbonizzazzjoni idrotermali, sferi tal-karbonju xylan u tikek quantum graphene ġew ippreparati u applikati b'mod effiċjenti għal għajnuniet ta' żamma u drenaġġ, titjib Raman, supercapacitors, u skoperta tal-joni rispettivament, li wessgħu l-oqsma ta 'applikazzjoni ta' xylan u rrealizzaw il-valur għoli użu ta 'xylan.
Il-kontenuti ewlenin tar-riċerka huma kif ġej:
1. Preparazzjoni ta 'tikek quantum graphene passivati xylan u l-iskoperta selettiva ta' traċċi tagħha ta 'fe3 plus:
Graphene quantum dots (gqds) ġew ippreparati bl-ultrasound bil-grafita bħala materja prima, N-methyl pyrrolidone bħala solvent u idrossidu tas-sodju bħala reaġent awżiljarju. Il-gqds fihom gruppi funzjonali ta 'l-ossiġnu u għandhom inqas difetti fil-wiċċ, li huma eqreb lejn l-istruttura tal-grafene oriġinali, iżda l-gqds għandhom solubilità baxxa fl-ilma u huma faċli biex jgħaqqdu fi preċipitati bojod.
F'dan l-istudju, xylan intuża biex passiva l-wiċċ tiegħu biex jikseb xylan passivated graphene quantum dots (GQDs@xylan). Meta mqabbel ma 'qabel il-passivazzjoni, GQDs@xylan L-istabbiltà fl-ilma hija mtejba, ir-rendiment quantum jiżdied ukoll minn 19.12 fil-mija għal 36.63 fil-mija, u l-ħajja tal-fluworexxenza tiżdied għal 7.47ns. GQDs@xylan L-intensità tal-fluworexxenza ta' hija inqas affettwata mill-pH, u tista' tinżamm bażikament mhux mibdula fil-medda ta' ph=6 ~ 10. Bħala sonda fluworexxenti, l-iskoperta selettiva ta 'fe3 plus fis-soluzzjoni hija realizzata abbażi tal-effett ta' filtrazzjoni intern, u l-firxa lineari ta 'skoperta hija 0 ~ 75 μ M. Il-limitu ta' sejbien huwa 92.8nm.
Dan l-istudju jagħmel użu sħiħ mill-karatteristiċi li xylans b'ħafna fergħat huma faċli biex jiffurmaw qxur polimeru dens. Għall-ewwel darba, xylans jintużaw għall-modifika tal-passivazzjoni tal-wiċċ tal-graphene quantum dots, xylan / graphene quantum dot komposti huma ppreparati, u tinkiseb sonda fluworexxenti effiċjenti għal skoperta selettiva ta 'traċċa ta' fe3 plus.
2. Preparazzjoni ta 'nanopartiċelli bimetalliċi tal-fidda tad-deheb permezz ta' tnaqqis aħdar ta 'xylan u l-effett ta' titjib Raman tiegħu:
Bl-użu ta 'xylan bħala reductant u stabilizzatur, aċidu chloroauric bħala prekursur tad-deheb u reaġent torun bħala prekursur tal-fidda, strutturi tal-qalba tal-qoxra bi ħxuna tal-qoxra differenti ġew ippreparati f'liga vojta Au@Ag u Au Ag ħadra. Iż-żieda ta 'xylan tevita l-użu ta' reaġenti kimiċi tossiċi u tissimplifika l-proċess ta 'sintesi. Xylan imgeżwer fuq il-wiċċ tan-nanopartiċelli mhux biss jistabbilizza n-nanopartiċelli u jagħmilhom imxerrda b'mod uniformi f'soluzzjoni milwiema, iżda wkoll itejjeb il-kapaċità tiegħu li jirreżisti l-ossidazzjoni u l-korrużjoni H2O2, jifforma hot spots bejn nanopartiċelli interkonnessi, u jtejjeb il-prestazzjoni tat-titjib Raman tal-wiċċ tan-nanopartiċelli. Il-qalba-qoxra b'forma aktar uniformi ġiet ippreparata billi ottimizza l-ammont ta 'Xylan Au@Ag Nanoparticles, filwaqt li tiġi evitata l-ġenerazzjoni ta' raggruppamenti nano tal-fidda. Meta mqabbel ma 'liga Au Ag, nanopartiċelli Au pur u Ag pur, Au@Ag miksi b'xylan Is-sinjal Raman tal-aċidu 4-mercaptobenzoic għandu effett ta' titjib aktar b'saħħtu, u l-limitu ta 'skoperta jilħaq 1nm. Barra minn hekk, in-Nanopartiċelli Au@Ag imgeżwer xylan jistgħu jiskopru Sudan I, sustanza li tniġġes l-ikel, b'limitu ta' skoperta baxx daqs 0.126ppm.
Bl-użu tal-gruppi tat-tarf riduttivi u l-istruttura tal-katina makromolekulari tal-katina molekulari xylan, dan l-istudju esplora l-metodu ta 'preparazzjoni ta' nanopartiċelli bimetalliċi tal-fidda tad-deheb bi xylan bħala reductant aħdar u stabilizzatur, u pprovda teknoloġija ta 'skoperta tal-wiċċ sempliċi, aħdar u ultra sensittiva għall-ikel / ambjentali valutazzjoni tas-sikurezza.
3. Studju dwar is-Sinteżi u l-prestazzjoni ta 'xylan-g-chitosan melħ ta' l-ammonju kwaternarju / żamma ta 'montmorillonite u għajnuna għad-drenaġġ:
Sabiex tgħaqqad il-proprjetajiet ta 'żamma u drenaġġ ta' xylan, melħ ta 'l-ammonju kwaternarju chitosan u montmorillonite, in-nanokompositi imqaxxar xylan-g-chitosan ta' l-ammonju kwaternarju / montmorillonite (xylan-g-qcs) tħejjew permezz ta 'reazzjoni kimika ta' kklikkja u reazzjoni ta 'interkalazzjoni għajnuna ġdida għaż-żamma u d-drenaġġ.
L-ewwelnett, melħ ta 'l-ammonju kwaternarju chitosan (QCS) jiddaħħal fl-ispazju tas-saff ta' montmorillonite biex jespandi l-ispazjar tas-saff ta 'montmorillonite, u mbagħad il-katina molekulari ta' xylan u QCS hija marbuta fl-ispazju tas-saff ta 'montmorillonite billi tikklikkja reazzjoni kimika. F'dan il-proċess, l-ispazjar tas-saff ta 'montmorillonite jiżdied aktar sakemm jitqaxxar.
Meta mqabbel mat-tliet materja prima, il-prestazzjoni taż-żamma u tad-drenaġġ tan-nanokomposti xylan-g-qcs tjiebet ħafna. L-effiċjenza massima tal-flokulazzjoni tal-karbonat tal-kalċju hija 37.41 fil-mija. Meta l-ammont ta 'żieda huwa 0.01mg/g, il-grad ta' swat huwa l-aktar baxx.
Barra minn hekk, billi tgħaqqad ix-xylan iċċarġjat b'mod negattiv mal-melħ ta 'l-ammonju kwaternarju iċċarġjat b'mod pożittiv ta' chitosan, l-akkumulazzjoni ta 'ċarġ ikkawżata minn QCS f'sistema magħluqa hija evitata. F'dan l-istudju, xylan ġie mlaqqam u modifikat permezz tal-kimika tal-ikklikkja. Bl-użu ta 'xylan bħala elettrolit polyanion, għandu ħafna fergħat u huwa faċli għall-idratazzjoni u nefħa. Fl-istess ħin, flimkien mal-vantaġġi ta 'chitosan u montmorillonite, il-proprjetajiet ta' żamma u drenaġġ ta 'xylan ġew imsaħħa, u ġie żviluppat addittiv ġdid għall-manifattura tal-karta.
4. Studju ta 'preparazzjoni u prestazzjoni ta' xylan carbon ball / graphene supercapacitor:
Wara li xylan ġie maħlul f'sistema ta 'idrossidu tas-sodju / urea, ġew ippreparati sferi tal-karbonju xylan drogati tan-nitroġenu (XCS) permezz ta' karbonizzazzjoni idrotermali, u mbagħad inkisbu sferi tal-karbonju xylan attivati (axcs) permezz ta 'attivazzjoni ta' temperatura għolja KOH. Imbagħad, axcs u aċidu askorbiku ġew miżjuda mas-soluzzjoni tal-ossidu tal-graffen fl-istess ħin, u sferi tal-karbonju attivat xylan / film tal-ossidu tal-grafene (axcs/go) inkisbu permezz ta 'filtrazzjoni tal-ġbid, u mbagħad reġa' ġie miżjud l-aċidu askorbiku biex jitnaqqas il-go. Fil-proċess ta 'tnaqqis tal-membrana kompost, il-go fis-saff ta' barra se jsir idrofobiku wara li jitnaqqas għal RGO, jipprevjeni li r-reduttant jippenetra fl-intern tal-membrana. F'dan iż-żmien, l-aċidu askorbiku fil-membrana jista 'jnaqqas il-go in situ, u l-ballun tal-karbonju bħala l-konnettur tal-lamella tal-graphene iżid ir-rata ta' trasferiment ta 'ċarġ bejn is-saffi tal-grafene, għalhekk titjieb il-kapaċità speċifika tal-membrana kompost axcs/rgo. Fis-sistema ta 'elettrodu doppju, id-densità tal-kurrent hija 1A? Meta g-1, għandu kapaċità speċifika ta '755mf/cm2, id-densità tal-qawwa hija 22.5 ~ 2250mw/cm2, u d-densità tal-enerġija hija 11.88 ~ 25.2mwh/cm2. Wara 10000 ċiklu, ir-rata ta 'żamma tal-kapaċità hija 108.7 fil-mija.
F'dan l-istudju, l-isferi tal-karbonju xylan ġew ippreparati billi ħadu vantaġġ mir-rendiment għoli tal-karbonju idrotermali xylan, u l-materjali ta 'l-elettrodu tas-supercapacitors ġew ippreparati permezz ta' komposti bil-graphene, li wessgħu l-qasam ta 'applikazzjoni ta' xylan.
5. Studju dwar is-sejbien ta' Cr (Ⅵ) fl-ilma permezz ta' punti kwantitiċi ta' grafen monosaff ta' passivazzjoni awto xylan flimkien ma 'kontroll mikrofluwidiku:
It-tikek quantum tal-graffen monosaff (sgqds) huma ġeneralment ippreparati minn molekuli aromatiċi jew prekursuri oħra tal-karbonju b'metodi minn isfel għal fuq.
F'dan l-istudju, nitroġenu self doped graphene quantum dots (n-sgqds) ġew ippreparati taħt kundizzjonijiet idrotermali għall-ewwel darba bl-għajnuna ta 'naoh/urea u xylan mingħajr ċirku tal-benżin bħala l-prekursur. F'dan il-proċess, xylan jinħall kompletament u jifforma kumpless ma' naoh/urea. Meta karbonizzata f'reazzjoni idrotermali, l-urea tiddekomponi u tirrilaxxa l-ammonja u d-dijossidu tal-karbonju, li jippromwovi l-formazzjoni ta 'tikek quantum tal-grafene monosaff u jfixkel l-interazzjoni u l-agglomerazzjoni tagħhom. It-tikek quantum tal-graffen ippreparat huma drogati b'1.38 fil-mija nitroġenu, ir-rendiment quantum huwa 23.8 fil-mija, il-ħajja tal-fluworexxenza hija 5.76ns, u l-wiċċ huwa passivat waħdu minn xylan karbonizzat mhux komplut, li jevita l-agglomerazzjoni ta 'tikek quantum. It-tikek quantum tal-grafene monosaff passivat awto xylan għandhom selettività u sensittività tajba meta jintużaw bħala sonda fluworexxenti biex tiskopri Cr (Ⅵ) fl-ilma. Is-saff ta 'passivazzjoni jevita l-interferenza ta' jonji oħra fl-ilma, u jista 'jkun biss bil-ħsara minn ossidanti qawwija bħal Cr (VI). Il-firxa ta 'skoperta lineari ta' Cr (Ⅵ) hija 5 ~ 150 μ M. Il-limitu ta 'skoperta huwa biss 4.1 μ M. Billi tintegra tikek quantum f'idroġels u tintegrahom f'ċipep mikrofluwidi, l-iskoperta viżwali ta' Cr (VI) hija realizzata.
F'dan l-istudju, il-xylose kien idrotermali kkonvertit f'tikek quantum tal-graphene b'saff wieħed drogat tan-nitroġenu. Bl-għajnuna ta 'naoh/urea, ġie pprovdut mod ġdid biex jiġu ppreparati tikek quantum tal-graffen b'saff wieħed b'molekuli mhux aromatiċi, u ġie pprovdut metodu ta' viżwalizzazzjoni sempliċi u faċli għall-monitoraġġ tal-ambjent tal-ilma.