xilanoes el tipo principal de hemicelulosa, que a menudo se utiliza como material modelo de hemicelulosa. Tiene las ventajas de una amplia fuente, bajo precio, renovable, biodegradable, buena biocompatibilidad, etc. En la actualidad, la investigación de materiales a base de xilanos se centra principalmente en la preparación de membranas, hidrogeles y otros campos, pero los xilanos son heteropolisacáridos, con estructura molecular compleja, diversas unidades de azúcar, cadenas moleculares cortas y ramificaciones múltiples. Las membranas e hidrogeles preparados tienen malas propiedades mecánicas, y sus ventajas no se han aprovechado al máximo. En comparación con la celulosa y la lignina, los tres componentes principales de las plantas, las moléculas de xilano tienen las ventajas de una fácil disolución, alta accesibilidad y alto rendimiento de carbono hidrotermal.
Este artículo hace pleno uso de estas ventajas del xilano. Por un lado, los nanomateriales inorgánicos y de xilano se componen a nivel molecular, y se desarrollan una variedad de nuevos nanocompuestos de xilano/inorgánicos; Por otro lado, a través de la carbonización hidrotermal, las esferas de carbono de xilano y los puntos cuánticos de grafeno se prepararon de manera eficiente y se aplicaron a ayudas de retención y drenaje, mejora de Raman, supercondensadores y detección de iones, respectivamente, lo que amplió los campos de aplicación de xilano y realizó el alto valor. utilización de xilano.
Los principales contenidos de la investigación son los siguientes:
1. Preparación de puntos cuánticos de grafeno pasivado con xilano y su detección selectiva de trazas de fe3 plus:
Los puntos cuánticos de grafeno (gqds) se prepararon mediante ultrasonidos con grafito como materia prima, N-metilpirrolidona como disolvente e hidróxido de sodio como reactivo auxiliar. Los gqds contienen grupos funcionales de oxígeno y tienen menos defectos superficiales, que están más cerca de la estructura del grafeno original, pero los gqds tienen baja solubilidad en agua y son fáciles de aglomerar en precipitados blancos.
En este estudio, se utilizó xilano para pasivar su superficie para obtener puntos cuánticos de grafeno pasivados con xilano (GQDs@xylan). En comparación con antes de la pasivación, GQDs@xylan mejora la estabilidad en el agua, el rendimiento cuántico también aumenta del 19,12 % al 36,63 % y la vida útil de la fluorescencia aumenta a 7,47 ns. GQDs@xylan La intensidad de fluorescencia de se ve menos afectada por el pH y puede mantenerse básicamente sin cambios en el rango de ph=6 ~ 10. Como sonda fluorescente, la detección selectiva de fe3 plus en solución se realiza en función del efecto de filtrado interno y el rango lineal de detección es de 0 ~ 75 μ M. El límite de detección es de 92,8 nm.
Este estudio aprovecha al máximo las características de que los xilanos multiramificados son fáciles de formar cubiertas de polímeros densos. Por primera vez, se utilizan xilanos para la modificación de pasivación superficial de puntos cuánticos de grafeno, se preparan compuestos de puntos cuánticos de xilano/grafeno y se obtiene una sonda fluorescente eficiente para la detección selectiva de trazas de fe3 plus.
2. Preparación de nanopartículas bimetálicas de oro y plata por reducción verde de xilano y su efecto de mejora Raman:
Utilizando xilano como reductor y estabilizador, ácido cloroáurico como precursor de oro y reactivo torun como precursor de plata, se prepararon estructuras de núcleo-carcasa con diferentes espesores de carcasa en aleación hueca verde Au@Ag y Au Ag. La adición de xilano evita el uso de reactivos químicos tóxicos y simplifica el proceso de síntesis. El xilano envuelto en la superficie de las nanopartículas no solo estabiliza las nanopartículas y hace que se dispersen uniformemente en una solución acuosa, sino que también mejora su capacidad para resistir la oxidación y la corrosión del H2O2, forma puntos calientes entre las nanopartículas interconectadas y mejora el rendimiento de mejora Raman de la superficie de las nanopartículas. El núcleo-carcasa con una forma más uniforme se preparó optimizando la cantidad de nanopartículas de xilano Au@Ag, evitando la generación de nanocúmulos de plata. En comparación con la aleación de Au Ag, las nanopartículas de Au puro y Ag puro, el Au@Ag recubierto de xilano. La señal Raman del ácido 4-mercaptobenzoico tiene un efecto de mejora más fuerte y el límite de detección alcanza 1 nm. Además, las nanopartículas Au@Ag envueltas en xilano pueden detectar Sudán I, un contaminante alimentario, con un límite de detección tan bajo como 0.126 ppm.
Usando los grupos finales reductores y la estructura de cadena macromolecular de la cadena molecular de xilano, este estudio exploró el método de preparación de nanopartículas bimetálicas de oro y plata con xilano como reductor verde y estabilizador, y proporcionó una tecnología de detección de superficie simple, verde y ultrasensible para alimentos/medio ambiente. evaluación de la seguridad.
3. Estudio sobre la síntesis y el rendimiento de la sal de amonio cuaternario de xilano-g-quitosano/adyuvante de retención y drenaje de montmorillonita:
Con el fin de combinar las propiedades de retención y drenaje del xilano, la sal de amonio cuaternario de quitosano y la montmorillonita, se prepararon nanocompuestos de sal de amonio cuaternario de xilano-g-quitosano pelado/montmorillonita (xilan-g-qcs) mediante una reacción química de clic y una reacción de intercalación como un nueva ayuda de retención y drenaje.
En primer lugar, la sal de amonio cuaternario (QCS) de quitosano se inserta en el espacio de capa de montmorillonita para expandir el espaciado de capa de montmorillonita, y luego la cadena molecular de xilano y QCS se une en el espacio de capa de montmorillonita haciendo clic en la reacción química. En este proceso, la distancia entre capas de la montmorillonita se incrementa aún más hasta el decapado.
En comparación con las tres materias primas, el rendimiento de retención y drenaje de los nanocompuestos xilano-g-qcs ha mejorado considerablemente. La máxima eficiencia de floculación del carbonato de calcio es del 37,41 por ciento. Cuando la cantidad de adición es 0.01mg/g, el grado de batido es el más bajo.
Además, al unir el xilano cargado negativamente con la sal de amonio cuaternario de quitosano cargada positivamente, se evita la acumulación de carga causada por QCS en un sistema cerrado. En este estudio, se injertó xilano y se modificó mediante química de clic. Usando xilano como electrolito de polianión, tiene muchas ramificaciones y es fácil de hidratar e hinchar. Al mismo tiempo, combinado con las ventajas del quitosano y la montmorillonita, se mejoraron las propiedades de retención y drenaje del xilano y se desarrolló un nuevo aditivo para la fabricación de papel.
4. Preparación y estudio de rendimiento del supercondensador de bola de carbono xilano / grafeno:
Después de disolver el xilano en un sistema de hidróxido de sodio/urea, se prepararon esferas de carbono de xilano dopadas con nitrógeno (XCS) mediante carbonización hidrotermal, y luego se obtuvieron esferas de carbono de xilano activado (axcs) mediante activación a alta temperatura con KOH. Luego, se agregaron axcs y ácido ascórbico a la solución de óxido de grafeno al mismo tiempo, y se obtuvieron esferas de carbono de xilano activado/película de óxido de grafeno (axcs/go) mediante filtración por succión, y luego se agregó ácido ascórbico nuevamente para reducir el go. En el proceso de reducción de la membrana compuesta, el go de la capa exterior se volverá hidrófobo después de reducirse a RGO, evitando que el reductor penetre en el interior de la membrana. En este momento, el ácido ascórbico en la membrana puede reducirse in situ, y la bola de carbono como conector de la lámina de grafeno aumenta la tasa de transferencia de carga entre las capas de grafeno, por lo que se mejora la capacitancia específica de la membrana compuesta axcs/rgo. En el sistema de doble electrodo, la densidad de corriente es 1A? Cuando g-1, tiene una capacitancia específica de 755 mf/cm2, la densidad de potencia es de 22,5 ~ 2250 mw/cm2 y la densidad de energía es de 11,88 ~ 25,2 mwh/cm2. Después de 10000 ciclos, la tasa de retención de capacitancia es del 108,7 por ciento.
En este estudio, las esferas de carbono de xilano se prepararon aprovechando el alto rendimiento del carbono hidrotermal de xilano, y los materiales de los electrodos de los supercondensadores se prepararon combinando con grafeno, lo que amplió el campo de aplicación del xilano.
5. Estudio sobre la detección de Cr (Ⅵ) en agua mediante puntos cuánticos de grafeno monocapa de auto pasivación de xilano combinados con control microfluídico:
Los puntos cuánticos de grafeno monocapa (sgqds) generalmente se preparan a partir de moléculas aromáticas u otros precursores de carbono mediante métodos ascendentes.
En este estudio, se prepararon puntos cuánticos de grafeno autodopados con nitrógeno (n-sgqds) en condiciones hidrotermales por primera vez con la ayuda de naoh/urea y xilano sin anillo de benceno como precursor. En este proceso, el xilano se disuelve por completo y forma un complejo con naoh/urea. Cuando se carboniza en una reacción hidrotermal, la urea se descompone y libera amoníaco y dióxido de carbono, lo que promueve la formación de puntos cuánticos de grafeno monocapa y dificulta su interacción y aglomeración. Los puntos cuánticos de grafeno preparados están dopados con un 1,38 % de nitrógeno, el rendimiento cuántico es del 23,8 %, la vida útil de la fluorescencia es de 5,76 ns y la superficie se pasiva con xilano carbonizado incompleto, lo que evita la aglomeración de los puntos cuánticos. Los puntos cuánticos de grafeno monocapa pasivados con xilano tienen buena selectividad y sensibilidad cuando se utilizan como sonda fluorescente para detectar Cr (Ⅵ) en agua. La capa de pasivación evita la interferencia de otros iones en el agua y solo puede ser dañada por oxidantes fuertes como el Cr (VI). El rango de detección lineal de Cr (Ⅵ) es de 5 ~ 150 μ M. El límite de detección es de solo 4,1 μ M. Al incorporar puntos cuánticos en hidrogeles e integrarlos en chips microfluídicos, se realiza la detección visual de Cr (VI).
En este estudio, la xilosa se convirtió hidrotérmicamente en puntos cuánticos de grafeno de una sola capa dopados con nitrógeno. Con la ayuda de naoh/urea, se proporcionó una nueva forma de preparar puntos cuánticos de grafeno de una sola capa con moléculas no aromáticas, y se proporcionó un método de visualización simple y fácil para monitorear el entorno del agua.