자일란헤미셀룰로오스의 모델 재료로 자주 사용되는 헤미셀룰로오스의 주요 유형입니다. 그것은 넓은 소스, 저렴한 가격, 재생 가능, 생분해 성, 우수한 생체 적합성 등의 장점을 가지고 있습니다. 현재 자일란 기반 재료의 연구는 주로 멤브레인, 하이드로겔 및 기타 분야의 제조에 중점을 두고 있지만 자일란은 복잡한 분자 구조, 다양한 당 단위, 짧은 분자 사슬 및 다중 분지를 갖는 헤테로다당류입니다. 제조된 멤브레인과 하이드로겔은 기계적 특성이 좋지 않고 장점이 충분히 발휘되지 않았습니다. 식물의 3대 성분인 셀룰로오스 및 리그닌에 비해 자일란 분자는 용해가 쉽고 접근성이 높으며 열수 탄소 수율이 높다는 장점이 있습니다.
이 논문은 자일란의 이러한 장점을 최대한 활용합니다. 한편, 자일란과 무기 나노 재료는 분자 수준에서 합성되고 다양한 새로운 자일란 / 무기 나노 복합 재료가 개발됩니다. 한편, 열수탄화를 통해 자일란 탄소구 및 그래핀 양자점을 효율적으로 제조하여 유지 및 배수 보조제, 라만 향상, 슈퍼커패시터 및 이온 검출에 각각 적용하여 자일란의 응용 분야를 넓히고 고부가가치를 실현했습니다. 자일란 활용.
주요 연구내용은 다음과 같다.
1. 자일란 부동태화 그래핀 양자점의 제조 및 Fe3 플러스의 선택적 미량 검출:
그래핀 양자점(gqds)은 흑연을 원료로, N-메틸 피롤리돈을 용매로, 수산화나트륨을 보조 시약으로 사용하여 초음파에 의해 제조되었습니다. gqds는 산소 작용기를 포함하고 표면 결함이 적어 원래 그래핀의 구조에 가깝지만 gqds는 물에 대한 용해도가 낮고 흰색 침전물로 덩어리지기 쉽습니다.
이 연구에서 자일란은 자일란 부동태화 그래핀 양자점(GQDs@xylan)을 얻기 위해 표면을 부동태화하는 데 사용되었습니다. 패시베이션 전과 비교하면 GQDs@xylan 수중 안정성이 향상되고 양자 수율도 19.12%에서 36.63%로 증가했으며 형광 수명은 7.47ns로 증가했다. GQDs@xylan의 형광 강도는 pH의 영향을 덜 받으며 ph=6 ~ 10 범위에서 기본적으로 변하지 않고 유지될 수 있습니다. 형광 프로브로서 용액 내 fe3 plus의 선택적 검출은 내부 필터링 효과를 기반으로 구현되며 선형 검출 범위는 0 ~ 75 μM입니다. 검출 한계는 92.8nm입니다.
이 연구는 다중 분지 자일란이 조밀한 고분자 껍질을 형성하기 쉬운 특성을 최대한 활용합니다. 처음으로 그래핀 양자점의 표면 패시베이션 개질에 자일란을 사용하고 자일란/그래핀 양자점 복합체를 제조하고 fe3 plus의 선택적 미량 검출을 위한 효율적인 형광 프로브를 얻습니다.
2. 자일란의 녹색 환원에 의한 금은 바이메탈 나노입자의 제조 및 라만 강화 효과:
환원제 및 안정제로 자일란, 금 전구체로 염화금산 및 은 전구체로 토룬 시약을 사용하여 녹색 Au@Ag 및 Au Ag 중공 합금에서 쉘 두께가 다른 코어-쉘 구조를 제조했습니다. 자일란을 첨가하면 독성 화학 시약의 사용을 피하고 합성 과정을 단순화합니다. 나노입자 표면에 싸인 자일란은 나노입자를 안정화시켜 수용액에 균일하게 분산시킬 뿐만 아니라 H2O2 산화 및 부식에 대한 저항력을 향상시키고 상호 연결된 나노입자 사이에 핫스팟을 형성하며 나노입자의 표면 라만 향상 성능을 향상시킨다. xylan Au@Ag Nanoparticles의 양을 최적화하여 나노 은 클러스터의 생성을 방지하여 보다 균일한 모양의 core-shell을 제조했습니다. Au Ag 합금, 순수 Au 및 순수 Ag 나노 입자와 비교하여 xylan 코팅 Au@Ag 4-mercaptobenzoic acid의 라만 신호는 더 강한 향상 효과가 있으며 검출 한계는 1nm에 이릅니다. 또한 자일란으로 포장된 Au@Ag 나노 입자는 0.126ppm의 낮은 검출 한계로 식품 오염 물질인 수단 I을 검출할 수 있습니다.
자일란 분자 사슬의 환원성 말단기 및 거대분자 사슬 구조를 이용하여 자일란을 녹색 환원제 및 안정제로 사용하여 금은 바이메탈 나노입자를 제조하는 방법을 탐구하고 식품/환경에 대한 간단하고 녹색이며 초고감도 표면 검출 기술을 제공했습니다. 안전 평가.
3. 자일란-g-키토산 4차 암모늄염/몬모릴로나이트 체류 및 배수 보조제의 합성 및 성능에 관한 연구:
자일란, 키토산 4차 암모늄염 및 몬모릴로나이트의 보유 및 배수 특성을 결합하기 위해, 박리된 자일란-g-키토산 4차 암모늄염/몬모릴로나이트(xylan-g-qcs) 나노복합체를 클릭화학 반응 및 층간삽입 반응으로 제조하였다. 새로운 보유 및 배수 보조제.
먼저 몬모릴로나이트의 층 공간에 키토산 4차 암모늄염(QCS)을 삽입하여 몬모릴로나이트의 층간격을 넓힌 후 화학 반응을 클릭하여 몬모릴로나이트의 층 공간에서 자일란과 QCS의 분자 사슬을 연결한다. 이 과정에서 몬모릴로나이트의 층간격은 박리될 때까지 더욱 증가된다.
세 가지 원료와 비교하여 xylan-g-qcs 나노복합체의 유지 및 배수 성능이 크게 향상되었습니다. 탄산칼슘의 최대 응집 효율은 37.41%입니다. 첨가량이 0.01mg/g일 때 고해도가 가장 낮다.
또한, 음으로 하전된 자일란을 키토산의 양으로 하전된 4차 암모늄 염과 연결함으로써 폐쇄 시스템에서 QCS로 인한 전하 축적을 피할 수 있습니다. 이 연구에서 자일란은 클릭 화학에 의해 접목되고 수정되었습니다. 자일란을 다중음이온 전해질로 사용하여 가지가 많고 수화 및 팽창이 용이합니다. 동시에 키토산과 몬모릴로나이트의 장점과 결합하여 자일란의 유지 및 배수 특성이 향상되었으며 새로운 제지 첨가제가 개발되었습니다.
4. 자일란 카본 볼/그래핀 슈퍼커패시터의 준비 및 성능 연구:
자일란을 수산화나트륨/요소계에 녹인 후, 질소 도핑된 자일란 탄소구(XCS)를 열수 탄화법으로 제조한 다음, KOH 고온 활성화에 의해 활성 자일란 탄소구(axcs)를 얻었다. 그 후, 산화그래핀 용액에 axcs와 아스코르빈산을 동시에 첨가하고, 흡인여과하여 활성 자일란 탄소구/그래핀산화막(axcs/go)을 얻은 후, 다시 아스코르빈산을 첨가하여 go를 환원시켰다. 복합막의 환원 과정에서 외층의 이동은 RGO로 환원된 후 소수성이 되어 환원제가 막 내부로 침투하는 것을 방지합니다. 이때, 멤브레인 내의 아스코르빈산은 go in situ를 감소시킬 수 있고, 그래핀 라멜라의 연결자로서의 탄소 볼은 그래핀 층 사이의 전하 이동 속도를 증가시켜 axcs/rgo 복합막의 비정전용량이 향상된다. 이중 전극 시스템에서 전류 밀도는 1A? g-1일 때 비정전용량은 755mf/cm2, 전력밀도는 22.5~2250mw/cm2, 에너지 밀도는 11.88~25.2mwh/cm2입니다. 10000 사이클 후 정전 용량 유지율은 108.7%입니다.
본 연구에서는 높은 수율의 자일란 열수탄소를 이용하여 자일란 탄소구체를 제조하고, 그래핀을 컴파운딩하여 슈퍼커패시터의 전극재료를 제조함으로써 자일란의 응용분야를 넓혔다.
5. 미세유체 제어와 결합된 자일란 자기 부동태화 단층 그래핀 양자점에 의한 수중 Cr(Ⅵ) 검출에 관한 연구:
단층 그래핀 양자점(sgqds)은 일반적으로 상향식 방법에 의해 방향족 분자 또는 기타 탄소 전구체로부터 제조됩니다.
이 연구에서는 벤젠 고리가 없는 naoh/urea 및 xylan을 전구체로 사용하여 최초로 열수 조건에서 질소 자가 도핑된 그래핀 양자점(n-sgqds)을 제조했습니다. 이 과정에서 자일란은 완전히 용해되어 naoh/urea와 복합체를 형성한다. 열수 반응에서 탄화되면 요소는 분해되어 암모니아와 이산화탄소를 방출하여 단층 그래핀 양자점의 형성을 촉진하고 상호 작용 및 응집을 방해합니다. 준비된 그래핀 양자점은 1.38%의 질소로 도핑되어 있고, 양자 수율은 23.8%, 형광 수명은 5.76ns이며 표면은 불완전한 탄화 자일란에 의해 자체 부동태화되어 양자점의 덩어리를 방지합니다. 자일란 자체 부동태화 단층 그래핀 양자점은 물에서 Cr(Ⅵ)을 검출하기 위한 형광 프로브로 사용될 때 우수한 선택성과 감도를 갖는다. 패시베이션 층은 물에서 다른 이온의 간섭을 피하고 Cr(VI)과 같은 강력한 산화제에 의해서만 손상될 수 있습니다. Cr(Ⅵ)의 선형 검출 범위는 5 ~ 150μM입니다. 검출 한계는 4.1μM에 불과합니다. 양자점을 하이드로겔에 내장하고 이를 미세 유체 칩에 통합함으로써 Cr(VI)의 시각적 검출이 실현됩니다.
이 연구에서 자일로스를 열수 변환하여 질소 도핑된 단일층 그래핀 양자점으로 변환했습니다. naoh/urea의 도움으로 비방향족 분자를 가진 단일층 그래핀 양자점을 제조하는 새로운 방법이 제공되었으며, 수질 환경 모니터링을 위한 간단하고 쉬운 시각화 방법이 제공되었습니다.