Xylanyw'r prif fath o hemicellulose, a ddefnyddir yn aml fel deunydd model o hemicellulose. Mae ganddo fanteision ffynhonnell eang, pris isel, adnewyddadwy, bioddiraddadwy, biocompatibility da ac yn y blaen. Ar hyn o bryd, mae ymchwil deunyddiau sy'n seiliedig ar xylan yn canolbwyntio'n bennaf ar baratoi pilenni, hydrogeliau a meysydd eraill, ond mae xylans yn heteropolysaccharides, gyda strwythur moleciwlaidd cymhleth, unedau siwgr amrywiol, cadwyni moleciwlaidd byr, ac aml ganghennog. Mae gan y pilenni parod a'r hydrogeliau briodweddau mecanyddol gwael, ac nid yw eu manteision wedi'u cynnwys yn llawn. O'i gymharu â seliwlos a lignin, mae gan y tair prif gydran o blanhigion, moleciwlau xylan fanteision diddymu hawdd, hygyrchedd uchel a chynnyrch carbon hydrothermol uchel.
Mae'r papur hwn yn gwneud defnydd llawn o'r manteision hyn o xylan. Ar y naill law, mae deunyddiau nano xylan ac anorganig yn cael eu gwaethygu ar y lefel foleciwlaidd, a datblygir amrywiaeth o gyfansoddion nano xylan / anorganig newydd; Ar y llaw arall, trwy garboneiddio hydrothermol, paratowyd sfferau carbon xylan a dotiau cwantwm graphene yn effeithlon a'u cymhwyso i gymhorthion cadw a draenio, gwella Raman, supercapacitors, a chanfod ïon yn y drefn honno, a ehangodd feysydd cymhwyso xylan a sylweddolodd y gwerth uchel defnydd o xylan.
Mae prif gynnwys yr ymchwil fel a ganlyn:
1. Paratoi dotiau cwantwm graphene passivated xylan a'i ganfod olrhain dethol o fe3 plws :
Paratowyd dotiau cwantwm graphene (gqds) gan uwchsain gyda graffit fel deunydd crai, N-methyl pyrrolidone fel toddydd a sodiwm hydrocsid fel adweithydd ategol. Mae'r gqds yn cynnwys grwpiau swyddogaethol ocsigen ac mae ganddynt lai o ddiffygion arwyneb, sy'n agosach at adeiledd y graphene gwreiddiol, ond mae gan gqds hydoddedd isel mewn dŵr ac maent yn hawdd eu crynhoi i waddodion gwyn.
Yn yr astudiaeth hon, defnyddiwyd xylan i oddef ei wyneb i gael dotiau cwantwm graphene passivated xylan （ GQDs@xylan ). O'i gymharu â cyn passivation, GQDs@xylan Mae'r sefydlogrwydd mewn dŵr yn cael ei wella, mae'r cynnyrch cwantwm hefyd yn cynyddu o 19.12 y cant i 36.63 y cant, a chynyddir oes fflworoleuedd i 7.47ns. GQDs@xylan Mae dwysedd fflworoleuedd yn cael ei effeithio llai gan pH, a gellir ei gadw'n ddigyfnewid yn y bôn yn yr ystod ph=6 ~ 10. Fel chwiliwr fflwroleuol, gwireddir canfod dethol fe3 plus mewn hydoddiant yn seiliedig ar yr effaith hidlo fewnol, a'r ystod llinol o ganfod yw 0 ~ 75 μ M. Y terfyn canfod yw 92.8nm.
Mae'r astudiaeth hon yn gwneud defnydd llawn o'r nodweddion bod xylans aml-ganghennog yn hawdd i ffurfio cregyn polymer trwchus. Am y tro cyntaf, defnyddir xylans ar gyfer addasiad goddefol arwyneb dotiau cwantwm graphene, paratoir cyfansoddion dot cwantwm xylan / graphene, a cheir stiliwr fflwroleuol effeithlon ar gyfer canfod hybrin dethol o fe3 plus.
2. Paratoi nanoronynnau bimetallig arian aur trwy ostyngiad gwyrdd o xylan a'i effaith gwella Raman:
Gan ddefnyddio xylan fel reductant a sefydlogwr, asid cloroaurig fel rhagflaenydd aur ac adweithydd torun fel rhagflaenydd arian, paratowyd strwythurau craidd-cragen gyda thrwch cregyn gwahanol mewn aloi gwag gwyrdd Au@Ag Ac Au Ag. Mae ychwanegu xylan yn osgoi defnyddio adweithyddion cemegol gwenwynig ac yn symleiddio'r broses synthesis. Mae Xylan wedi'i lapio ar wyneb nanoronynnau nid yn unig yn sefydlogi nanoronynnau ac yn eu gwneud yn wasgaredig yn gyfartal mewn hydoddiant dyfrllyd, ond hefyd yn gwella ei allu i wrthsefyll ocsidiad a chorydiad H2O2, yn ffurfio mannau poeth rhwng nanoronynnau rhyng-gysylltiedig, ac yn gwella perfformiad gwella wyneb Raman o nanoronynnau. Paratowyd y gragen graidd gyda siâp mwy unffurf trwy optimeiddio faint o xylan Au@Ag Nanoronynnau, tra'n osgoi cynhyrchu clystyrau arian nano. O'i gymharu ag aloi Au Ag, Au pur a nanoronynnau Ag pur, Au@Ag wedi'i orchuddio â xylan Mae signal Raman o 4-asid mercaptobenzoic yn cael effaith wella gryfach, ac mae'r terfyn canfod yn cyrraedd 1nm. Yn ogystal, gall Nanoronynnau Au@Ag wedi'u lapio â xylan ganfod Sudan I, llygrydd bwyd, gyda therfyn canfod mor isel â 0.126ppm.
Gan ddefnyddio'r grwpiau diwedd gostyngol a strwythur cadwyn macromoleciwlaidd cadwyn moleciwlaidd xylan, archwiliodd yr astudiaeth hon y dull o baratoi nanoronynnau bimetallig arian aur gyda xylan fel reductant gwyrdd a sefydlogwr, a darparodd dechnoleg canfod wyneb syml, gwyrdd a hynod sensitif ar gyfer bwyd / amgylcheddol asesiad diogelwch.
3. Astudiaeth ar Synthesis a pherfformiad cadw amoniwm cwaternaidd xylan-g-chitosan / cadw montmorillonite a chymorth draenio:
Er mwyn cyfuno priodweddau cadw a draenio xylan, halen amoniwm cwaternaidd chitosan a montmorillonite, paratowyd y nanocomposites halen amoniwm cwaternaidd xylan-g-chitosan wedi'u plicio / montmorillonite (xylan-g-qcs) trwy adwaith cemegol clic ac adwaith rhyngcalation fel a cymorth cadw a draenio newydd.
Yn gyntaf, mae halen amoniwm cwaternaidd chitosan (QCS) yn cael ei fewnosod i ofod haen montmorillonite i ehangu bylchau haenau montmorillonite, ac yna mae cadwyn moleciwlaidd xylan a QCS wedi'i gysylltu yn y gofod haen o montmorillonite trwy glicio adwaith cemegol. Yn y broses hon, cynyddir y bylchau rhwng haenau montmorillonite ymhellach nes eu tynnu.
O'i gymharu â'r tri deunydd crai, mae perfformiad cadw a draenio nanocomposites xylan-g-qcs wedi'i wella'n fawr. Uchafswm effeithlonrwydd flocculation calsiwm carbonad yw 37.41 y cant. Pan fydd y swm adio yn 0.01mg/g, y radd curo yw'r isaf.
Yn ogystal, trwy gysylltu'r xylan â gwefr negyddol â'r halen amoniwm cwaternaidd o chitosan a godir yn bositif, mae'r cronni tâl a achosir gan QCS mewn system gaeedig yn cael ei osgoi. Yn yr astudiaeth hon, cafodd xylan ei impio a'i addasu gan gemeg clic. Gan ddefnyddio xylan fel electrolyt polyanion, mae ganddo lawer o ganghennau ac mae'n hawdd ei hydradu a'i chwyddo. Ar yr un pryd, ynghyd â manteision chitosan a montmorillonite, gwellwyd priodweddau cadw a draenio xylan, a datblygwyd ychwanegyn papur newydd.
4. Paratoi ac astudiaeth perfformiad o bêl carbon xylan / supercapacitor graphene:
Ar ôl i xylan gael ei ddiddymu mewn system sodiwm hydrocsid / wrea, paratowyd sfferau carbon xylan doped nitrogen (XCS) trwy garboneiddio hydrothermol, ac yna cafwyd sfferau carbon xylan activated (axcs) trwy actifadu tymheredd uchel KOH. Yna, ychwanegwyd axcs ac asid ascorbig at hydoddiant graphene ocsid ar yr un pryd, a chafwyd sfferau carbon xylan activated / ffilm graphene ocsid (axcs/go) trwy hidlo sugno, ac yna ychwanegwyd asid asgorbig eto i leihau go. Yn y broses o leihau'r bilen gyfansawdd, bydd y tro yn yr haen allanol yn dod yn hydroffobig ar ôl cael ei leihau i RGO, gan atal y reductant rhag treiddio i mewn i'r tu mewn i'r bilen. Ar yr adeg hon, gall yr asid asgorbig yn y bilen leihau mynd in situ, ac mae'r bêl garbon fel cysylltydd graphene lamella yn cynyddu'r gyfradd trosglwyddo tâl rhwng haenau graphene, felly mae cynhwysedd penodol y bilen gyfansawdd axcs / rgo yn cael ei wella. Yn y system electrod dwbl, y dwysedd presennol yw 1A? Pan g-1, mae ganddo gynhwysedd penodol o 755mf/cm2, y dwysedd pŵer yw 22.5 ~ 2250mw/cm2, a'r dwysedd ynni yw 11.88 ~ 25.2mwh/cm2. Ar ôl 10000 o gylchoedd, y gyfradd cadw cynhwysedd yw 108.7 y cant.
Yn yr astudiaeth hon, paratowyd sfferau carbon xylan trwy fanteisio ar gynnyrch uchel carbon hydrothermol xylan, a pharatowyd deunyddiau electrod supercapacitors trwy gyfuno â graphene, a ehangodd faes cymhwyso xylan.
5. Astudiaeth ar ganfod Cr (Ⅵ) mewn dŵr gan xylan hunan passivation monolayer graphene dotiau cwantwm ynghyd â rheolaeth microfluidic:
Mae dotiau cwantwm monolayer graphene (sgqds) fel arfer yn cael eu paratoi o foleciwlau aromatig neu ragflaenwyr carbon eraill trwy ddulliau gwaelod i fyny.
Yn yr astudiaeth hon, paratowyd dotiau cwantwm graphene hunan-ddoped nitrogen (n-sgqds) o dan amodau hydrothermol am y tro cyntaf gyda chymorth naoh/ wrea a xylan heb fodrwy bensen fel y rhagflaenydd. Yn y broses hon, mae xylan wedi'i hydoddi'n llwyr ac mae'n ffurfio cyfadeilad gyda naoh / wrea. Pan fydd carbonized mewn adwaith hydrothermol, wrea yn dadelfennu ac yn rhyddhau amonia a charbon deuocsid, sy'n hyrwyddo ffurfio monolayer graphene dotiau cwantwm ac yn rhwystro eu rhyngweithio a chrynhoad. Mae'r dotiau cwantwm graphene parod yn cael eu dopio â 1.38 y cant o nitrogen, y cynnyrch cwantwm yw 23.8 y cant, yr oes fflworoleuedd yw 5.76ns, ac mae'r wyneb yn cael ei hunan-oddef gan xylan carbonedig anghyflawn, sy'n osgoi crynhoad dotiau cwantwm. Mae gan y dotiau cwantwm monolayer graphene hunan-oddefol xylan ddetholusrwydd a sensitifrwydd da pan gânt eu defnyddio fel stiliwr fflwroleuol i ganfod Cr (Ⅵ) mewn dŵr. Mae'r haen passivation yn osgoi ymyrraeth ïonau eraill mewn dŵr, a dim ond ocsidyddion cryf fel Cr (VI) y gellir ei niweidio. Amrediad canfod llinellol Cr (Ⅵ) yw 5 ~ 150 μ M. Dim ond 4.1 μ M yw'r terfyn canfod. Trwy fewnosod dotiau cwantwm i hydrogeliau a'u hintegreiddio i sglodion microfluidig, gwireddir canfod gweledol Cr (VI).
Yn yr astudiaeth hon, cafodd xylose ei drawsnewid yn hydrothermol yn ddotiau cwantwm graphene haen sengl wedi'u dopio â nitrogen. Gyda chymorth naoh/wrea, darparwyd ffordd newydd o baratoi dotiau cwantwm graphene un haen gyda moleciwlau nad ydynt yn aromatig, a darparwyd dull delweddu syml a hawdd ar gyfer monitro amgylchedd dŵr.