زایلاننوع اصلی همی سلولز است که اغلب به عنوان ماده مدل همی سلولز استفاده می شود. این دارای مزایای منبع گسترده، قیمت پایین، تجدید پذیر، زیست تخریب پذیر، زیست سازگاری خوب و غیره است. در حال حاضر، تحقیقات مواد مبتنی بر زایلان عمدتاً بر روی تهیه غشاها، هیدروژلها و سایر زمینهها متمرکز است، اما زایلانها هتروپلی ساکاریدها هستند، با ساختار مولکولی پیچیده، واحدهای قندی متنوع، زنجیرههای مولکولی کوتاه و چند شاخهای. غشاها و هیدروژل های آماده شده دارای خواص مکانیکی ضعیفی هستند و مزایای آنها به طور کامل مشخص نشده است. در مقایسه با سلولز و لیگنین، سه جزء اصلی گیاهان، مولکولهای زایلان دارای مزایای انحلال آسان، دسترسی بالا و بازده کربن هیدروترمال بالا هستند.
این مقاله از مزایای زایلان به طور کامل استفاده می کند. از یک طرف، زایلان و نانو مواد معدنی در سطح مولکولی ترکیب میشوند و انواعی از نانو کامپوزیتهای جدید زایلان / معدنی تولید میشوند. از سوی دیگر، از طریق کربنسازی هیدروترمال، کرههای کربن زایلان و نقاط کوانتومی گرافن بهترتیب برای کمکهای نگهدارنده و زهکشی، تقویت رامان، ابرخازنها و تشخیص یون به کار گرفته شدند که زمینههای کاربرد زایلان را گسترش داد و ارزش بالایی را دریافت کرد. استفاده از زایلان
مطالب اصلی تحقیق به شرح زیر است:
1. تهیه نقاط کوانتومی گرافن غیرفعال شده زایلان و تشخیص ردیابی انتخابی آن از fe3 plus:
نقاط کوانتومی گرافن (gqds) توسط فراصوت با گرافیت به عنوان ماده خام، N-متیل پیرولیدون به عنوان حلال و هیدروکسید سدیم به عنوان معرف کمکی تهیه شد. gqds حاوی گروههای عاملی اکسیژن است و دارای نقصهای سطحی کمتری است که به ساختار گرافن اصلی نزدیکتر است، اما gqds حلالیت کمی در آب دارند و به راحتی به رسوبهای سفید تبدیل میشوند.
در این مطالعه، از زایلان برای غیرفعال کردن سطح آن برای به دست آوردن نقاط کوانتومی گرافن غیرفعال شده زایلان (GQDs@xylan) استفاده شد. در مقایسه با قبل از غیرفعال سازی، GQDs@xylan پایداری در آب بهبود یافته، بازده کوانتومی نیز از 19.12 درصد به 36.63 درصد افزایش یافته است و طول عمر فلورسانس به 7.47 ns افزایش یافته است. GQDs@xylan شدت فلورسانس کمتر تحت تأثیر pH قرار میگیرد و اساساً میتوان آن را بدون تغییر در محدوده ph=6 ~ 10 نگه داشت. به عنوان یک کاوشگر فلورسنت، تشخیص انتخابی fe3 پلاس در محلول بر اساس اثر فیلتر داخلی انجام می شود، و محدوده خطی تشخیص 0 تا 75 میکرومولار است. حد تشخیص 92.8 نانومتر است.
این مطالعه به طور کامل از ویژگی هایی استفاده می کند که زایلان های چند شاخه ای به راحتی پوسته های پلیمری متراکم را تشکیل می دهند. برای اولین بار، زایلانها برای اصلاح غیرفعالسازی سطح نقاط کوانتومی گرافن استفاده میشوند، کامپوزیتهای نقطه کوانتومی زایلان/گرافن تهیه میشوند و یک کاوشگر فلورسنت کارآمد برای تشخیص ردیابی انتخابی fe3 پلاس به دست میآید.
2. تهیه نانوذرات دو فلزی نقره طلا با احیای سبز زایلان و اثر افزایشی رامان آن:
با استفاده از زایلان به عنوان احیاکننده و تثبیت کننده، اسید کلرواوریک به عنوان پیش ساز طلا و معرف تورون به عنوان پیش ساز نقره، ساختارهای هسته-پوسته با ضخامت پوسته متفاوت در آلیاژ توخالی سبز Au@Ag و Au Ag تهیه شد. افزودن زایلان از استفاده از معرف های شیمیایی سمی جلوگیری می کند و فرآیند سنتز را ساده می کند. زایلان پیچیده شده بر روی سطح نانوذرات نه تنها نانوذرات را تثبیت می کند و آنها را به طور یکنواخت در محلول آبی پراکنده می کند، بلکه توانایی آن را برای مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی H2O2 بهبود می بخشد، نقاط داغ بین نانوذرات به هم پیوسته را تشکیل می دهد و عملکرد رامان افزایش نانوذرات را افزایش می دهد. پوسته هسته با شکل یکنواخت تر با بهینه سازی مقدار نانوذرات زایلان Au@Ag تهیه شد و در عین حال از تولید خوشه های نانو نقره جلوگیری کرد. در مقایسه با آلیاژ Au Ag، نانوذرات طلای خالص و نقره خالص، Au@Ag پوشش داده شده با زایلان، سیگنال رامان 4-مرکاپتوبنزوئیک اسید اثر تقویتی قویتری دارد و حد تشخیص به 1 نانومتر میرسد. علاوه بر این، نانوذرات Au@Ag پوشانده شده با زایلان میتوانند سودان I، یک آلاینده غذایی را با حد تشخیص کمتر از 0.126ppm شناسایی کنند.
این مطالعه با استفاده از گروههای انتهایی تقلیلدهنده و ساختار زنجیره ماکرومولکولی زنجیره مولکولی زایلان، روش تهیه نانوذرات دو فلزی نقره طلا را با زایلان بهعنوان یک احیاکننده سبز و تثبیتکننده بررسی کرد و یک فناوری تشخیص سطح ساده، سبز و فوقالعاده حساس برای مواد غذایی / محیطی ارائه کرد. ارزیابی ایمنی.
3. مطالعه بر روی سنتز و عملکرد نمک آمونیوم چهارتایی زایلان- جی- کیتوزان / نگهدارنده و کمک زهکشی مونت موریلونیت:
به منظور ترکیب خواص ماندگاری و زهکشی زایلان، نمک آمونیوم چهارتایی کیتوزان و مونتموریلونیت، نانوکامپوزیتهای نمک آمونیوم چهارتایی زایلان-g-کیتوسان پوست کنده شده / مونتموریلونیت (xylan-g-qcs) با استفاده از واکنش شیمیایی کلیک و واکنش بینابینی تهیه شد. کمک نگهداری و زهکشی جدید
ابتدا نمک آمونیوم چهارتایی کیتوزان (QCS) به فضای لایه مونت موریلونیت وارد می شود تا فاصله لایه های مونت موریلونیت را گسترش دهد و سپس زنجیره مولکولی زایلان و QCS با کلیک کردن بر واکنش شیمیایی در فضای لایه مونت موریلونیت به هم متصل می شود. در این فرآیند، فاصله لایههای مونت موریلونیت تا زمان جداسازی بیشتر افزایش مییابد.
در مقایسه با سه ماده خام، عملکرد نگهداری و زهکشی نانوکامپوزیتهای زایلان-g-qcs بسیار بهبود یافته است. حداکثر راندمان لخته سازی کربنات کلسیم 37.41 درصد است. وقتی مقدار اضافه 0.01mg/g باشد، درجه ضربه کمترین است.
علاوه بر این، با پیوند زایلان با بار منفی با نمک آمونیوم چهارتایی با بار مثبت کیتوزان، از تجمع بار ناشی از QCS در یک سیستم بسته جلوگیری میشود. در این مطالعه، زایلان به روش شیمی کلیکی پیوند و اصلاح شد. با استفاده از زایلان به عنوان الکترولیت پلی آنیون، شاخه های زیادی دارد و به راحتی هیدراته و متورم می شود. در همان زمان، همراه با مزایای کیتوزان و مونتموریلونیت، خواص ماندگاری و زهکشی زایلان افزایش یافت و یک افزودنی جدید برای کاغذسازی ایجاد شد.
4. تهیه و مطالعه عملکرد توپ کربن زایلان / ابرخازن گرافن:
پس از حل شدن زایلان در سیستم هیدروکسید سدیم / اوره، کرههای کربن زایلان دوپ شده با نیتروژن (XCS) با کربنسازی هیدروترمال تهیه شدند و سپس کرههای کربن فعال زایلان (axcs) با فعالسازی در دمای بالا KOH بهدست آمدند. سپس، axcs و اسید اسکوربیک به طور همزمان به محلول اکسید گرافن اضافه شدند و کره های کربن فعال زایلان / فیلم اکسید گرافن (axcs/go) با فیلتراسیون مکش به دست آمد و سپس اسید آسکوربیک دوباره برای کاهش رفت و آمد اضافه شد. در فرآیند کاهش غشای کامپوزیت، لایه بیرونی پس از کاهش به RGO آبگریز می شود و از نفوذ ماده احیا کننده به داخل غشا جلوگیری می کند. در این زمان، اسید آسکوربیک موجود در غشاء می تواند حرکت را در محل کاهش دهد، و توپ کربن به عنوان رابط لاملا گرافن، نرخ انتقال بار بین لایه های گرافن را افزایش می دهد، بنابراین ظرفیت ویژه غشای کامپوزیت axcs/rgo بهبود می یابد. در سیستم دو الکترود، چگالی جریان 1A است؟ وقتی g-1 دارای ظرفیت ویژه 755mf/cm2 است، چگالی توان 22.5 ~ 2250mw/cm2 و چگالی انرژی 11.88 ~ 25.2mwh/cm2 است. پس از 10000 سیکل، میزان نگهداری ظرفیت 108.7 درصد است.
در این مطالعه، کرههای کربن زایلان با بهرهگیری از بازده بالای کربن هیدروترمال زایلان و مواد الکترود ابرخازنها با ترکیب با گرافن تهیه شدند که زمینه کاربرد زایلان را گسترش داد.
5. مطالعه بر روی تشخیص کروم (Ⅵ) در آب توسط نقاط کوانتومی گرافن تک لایه خود غیرفعال زایلان همراه با کنترل میکروسیال:
نقاط کوانتومی گرافن تک لایه (sgqds) معمولاً از مولکول های معطر یا سایر پیش سازهای کربن با روش های پایین به بالا تهیه می شوند.
در این مطالعه، نقاط کوانتومی گرافن خود دوپ شده نیتروژن (n-sgqds) در شرایط هیدروترمال برای اولین بار با کمک naoh/urea و زایلان بدون حلقه بنزن به عنوان پیشساز تهیه شدند. در این فرآیند، زایلان به طور کامل حل شده و با نائو/ اوره کمپلکسی تشکیل می دهد. هنگامی که در واکنش گرمابی کربنیزه می شود، اوره تجزیه می شود و آمونیاک و دی اکسید کربن آزاد می کند که باعث تشکیل نقاط کوانتومی گرافن تک لایه و مانع از تعامل و تجمع آنها می شود. نقاط کوانتومی گرافن آماده شده با 1.38 درصد نیتروژن، بازده کوانتومی 23.8 درصد، طول عمر فلورسانس 5.76 نانوثانیه، و سطح توسط زایلان کربنی شده ناقص غیرفعال می شود، که از تجمع نقاط کوانتومی جلوگیری می کند. نقاط کوانتومی گرافن تک لایه خود منفعل زایلان زمانی که به عنوان یک کاوشگر فلورسنت برای تشخیص کروم (Ⅵ) در آب استفاده می شود، انتخاب و حساسیت خوبی دارند. لایه غیرفعال از تداخل یون های دیگر در آب جلوگیری می کند و فقط می تواند توسط اکسیدان های قوی مانند کروم (VI) آسیب ببیند. محدوده تشخیص خطی کروم (Ⅵ) 5 تا 150 میکرومولار است. حد تشخیص تنها 4.1 میکرومولار است. با جاسازی نقاط کوانتومی در هیدروژل ها و ادغام آنها در تراشه های میکروسیال، تشخیص بصری کروم (VI) محقق می شود.
در این مطالعه، زایلوز به صورت هیدروترمال به نقاط کوانتومی گرافن تک لایه دوپ شده با نیتروژن تبدیل شد. با کمک naoh/urea، روش جدیدی برای تهیه نقاط کوانتومی تک لایه گرافن با مولکولهای غیر آروماتیک ارائه شد و یک روش تجسم ساده و آسان برای پایش محیط آب ارائه شد.