1 合肥工业大学化学与化工学院，合肥 230009
2 安徽省先进复合材料设计与应用工程研究中心，合肥 230009
以铝柱撑蒙脱石为模板、壳聚糖为碳源，采用水热法制备铝柱撑蒙脱石/碳纳米复合材料，然后热压得到铝柱撑蒙脱石基陶瓷/碳复合材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机和矢量网络分析仪等研究了碳含量对复合材料的致密度、力学、导电性能和吸波性能的影响。结果表明：铝柱撑蒙脱石/碳经热压烧结转变为莫来石/碳陶瓷材料，碳在热压中进一步石墨化，碳的引入提高了复合材料的导电性和韧性，同时在材料内部形成了大量界面极化，增强了复合材料的介电损耗，使陶瓷材料由透波体转化为电磁波吸收材料。随着铝柱撑蒙脱石中碳质量分数的进一步增加，复合材料内部微裂纹增多，弯曲强度逐渐降低。在1 300 ℃、20 MPa、保温120 min的条件下进行热压烧结，蒙脱石与壳聚糖质量比为32:1时，复合材料的断裂韧性最高，比不添加碳的陶瓷提高了11.41%；当蒙脱石与壳聚糖质量比为4:1时，复合材料的电导率最高，达到17.53 S·m-1。吸波性能测试模拟计算结果表明：所得材料在涂层厚度为1.4 mm时，最小反射损耗RL值达到-44.93 dB；当涂层厚度为1.6 mm时，最小RL值为-36.28 dB，有效吸收带宽为5.0 GHz。
铝柱撑蒙脱石 壳聚糖 陶瓷/碳 力学性能 吸波性能 alminum-pillared montmorillonite chitosan ceramic/carbon mechanical properties microwave absorbing property
本文旨在丝绸基底上获得一种结构稳定、色彩明亮的涂层结构。以单分散SiO2@PDA微球为光子晶体的前驱体, 在丝绸上构建SiO2@PDA光子晶体, 通过壳聚糖溶液对结构色丝绸进行后处理, 探究不同质量分数的壳聚糖溶液对结构色丝绸色牢度的影响。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)观察SiO2@PDA光子晶体结构的微观形貌, 能谱仪(EDS)表征SiO2微球样品的元素组成, X射线衍射仪表征SiO2和SiO2@PDA微球的物相结构, 并通过摩擦测试和水洗测试探究结构色丝绸的色牢度。本实验制备的SiO2和SiO2@PDA微球粒径大小均一、单分散性良好, SiO2@PDA光子晶体结构呈周期性紧密排列。与未通过壳聚糖溶液处理的结构色织物相比, 在质量分数为3%的壳聚糖溶液后处理下, 摩擦测试和水洗测试后结构色脱落较少, 仍能保持原来的颜色。实验表明, 壳聚糖溶液处理可以有效提高结构色织物的色牢度。
光子晶体 结构色 壳聚糖 色牢度 丝绸 photonic crystal SiO2@PDA SiO2@PDA structural color chitosan color fastness silk
Author Affiliations
Abstract
Bendable Electronics and Sensing Technologies (BEST) Group, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, U.K
Disposable devices designed for single and/or multiple reliable measurements over a short duration have attracted considerable interest recently. However, these devices often use non-recyclable and non-biodegradable materials and wasteful fabrication methods. Herein, we present ZnO nanowires (NWs) based degradable high-performance UV photodetectors (PDs) on flexible chitosan substrate. Systematic investigations reveal the presented device exhibits excellent photo response, including high responsivity (55 A/W), superior specific detectivity (4x1014 jones), and the highest gain (8.5x1010) among the reported state of the art biodegradable PDs. Further, the presented PDs display excellent mechanical flexibility under wide range of bending conditions and thermal stability in the measured temperature range (5–50 °C). The biodegradability studies performed on the device, in both deionized (DI) water (pH≈6) and PBS solution (pH=7.4), show fast degradability in DI water (20 mins) as compared to PBS (48 h). These results show the potential the presented approach holds for green and cost-effective fabrication of wearable, and disposable sensing systems with reduced adverse environmental impact.
transient electronics degradable devices ZnO nanowire chitosan UV photodetector printed electronics Opto-Electronic Advances
2023, 6(2): 220020
1 贵州大学化学与化工学院, 贵阳 550025
2 重庆理工大学化学化工学院, 重庆 400054
以壳寡糖(COS)为碳前驱体, 三嵌段共聚物(F127)和正硅酸乙酯(TEOs)为模板剂, 通过溶胶-凝胶法制备了一种用于超级电容器的原位氮掺杂介孔碳材料(COS-NMC-x)。借助质谱仪、TG-DTG、XRD、Raman光谱、N2吸附/脱附、XPS、FT-IR、亲水性以及电化学评价等手段对材料进行了表征, 以研究材料的物化性质和电化学性能。结果表明, COS-NMC-x材料的比表面积、孔容、氮原子数分数随超声时间的增加呈先增后减的趋势, 当超声时间为15 min时, 样品的比表面积、孔容、氮原子数分数到最大, 接触角最小, 分别为144.94 m2·g-1、0.19 cm3·g-1、7.59%和23.16°。同时对COS-NMC-x进行了电化学性能评价, 在电流密度为0.5 A·g-1时, 样品的比电容为189 F·g-1, 远高于同组其他材料, 说明较大的孔隙结构和氮原子数分数等有利于材料的电化学性能提升。在10 A·g-1下经过5 000次循环之后, 该材料的电容保持率达到114%, 表现出良好的电化学性能, 在超级电容器应用方面展现出巨大的应用潜力。
COS-NMC材料 刚性骨架 壳寡糖 介孔碳 电化学 亲水性 COS-NMC material rigid skeleton chitosan oligosaccharide mesoporous carbon electrochemistry hydrophilicity
洛阳理工学院环境工程与化学学院, 洛阳 471023
以吸附绿色合成法制备载银壳聚糖, 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和热重分析研究其微观结构和热稳定性, 并研究了壳聚糖对银离子的吸附模型, 以此为抗菌材料, 通过平板扩散板法评价载银壳聚糖的抗菌效果。实验结果表明: 银离子在多糖结构中的引入影响了其原有的晶体结构, 提升了其热稳定性。壳聚糖对银离子的吸附等温线与Langmuir和Dubinin-Radushkevich方程相一致, 说明了壳聚糖中银离子的吸附过程符合单层吸附和化学吸附, 并且根据Langmiur方程计算壳聚糖对银离子的最大吸附量为478.09 mg/g, 含银量为32.34%, 与Dubinin-Radushkevich计算结果一致。银含量饱和的载银壳聚糖对大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)具有良好的抗菌性能, 其最小抑菌浓度为80 μg/mL。
载银壳聚糖 绿色合成 吸附 等温线 抗菌性 抗菌材料 silver-loaded chitosan green route adsorption isotherm antibacterial property antibacterial material
1 重庆理工大学理学院物理与能源系, 重庆 400054
2 绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室, 重庆 400054
提出一种基于离子印迹复合膜马赫-曾德尔干涉仪结构的Cu 2+传感器。两段三芯光纤中间熔接一段单模光纤,在两段三芯光纤两端再分别耦合单模光纤,构成三芯-单模-三芯的传感结构。将壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)组成的CS/PVA复合膜、Cu 2+印迹复合膜和优化Cu 2+印迹复合膜分别涂覆在三芯光纤表面,利用复合膜对于Cu 2+的特定吸附引起的三芯光纤包层相对折射率的变化,实现对于Cu 2+浓度的精确检测。实验结果表明,随着Cu 2+浓度的增加,涂覆CS/PVA复合膜、Cu 2+印迹复合膜和优化Cu 2+印迹复合膜的光纤传感器透射谱监测波谷分别发生了红移、红移和蓝移。对比分析发现,涂覆优化Cu 2+印迹复合膜的传感器对于Cu 2+的响应最优,其响应灵敏度为62.258 pm·μmol -1·L,检测限约为0.602 μmol·L -1,且具有优秀的选择性和良好的pH稳定性。该传感器具有易制备、结构简单等优点,在水质Cu 2+的高选择监测方面有潜在的应用价值。
光纤光学 Cu
2+印迹 壳聚糖/聚乙烯醇 三芯光纤 马赫-曾德尔干涉仪 光学学报
2021, 41(24): 2406004
中北大学理学院, 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
水凝胶是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料。 水凝胶因其可注射性、 良好的组织相容性、 无毒副作用、 在生物体内可降解性、 环境敏感性广泛用于药物释控、 吸附材料、 仿生工程、 光纤传感、 组织工程、 智能穿戴等方面。 水凝胶的传感主要是随着外界环境因素的改变, 引起溶胀度的不同, 导致水分子填补凝胶内部孔洞的程度不同, 呈现出水凝胶整体折射率变化的过程。 为了研究不同的溶胀度对水凝胶折射率的影响, 以壳聚糖为原料, 以过硫酸铵, N,N-亚甲基双丙烯酰胺分别作为引发剂和交联剂, 与丙烯酸接枝反应, 在氮气的环境中以化学方式制备壳聚糖水凝胶。 通过设计测量结构、 搭建实验平台, 检测了壳聚糖水凝胶的溶胀特性并对凝胶的溶胀度进行了标定; 以卤钨灯作为光源, 通过光谱仪检测了壳聚糖水凝胶透射光谱; 运用光在介质面传播特性与光波的偏振性原理, 对壳聚糖水凝胶透射光谱进行分析, 研究了不同溶胀度下壳聚糖水凝胶折射率的变化规律, 发现了不同溶胀度下凝胶对不同波长光波的折射能力存在差异性; 通过对数据的处理, 计算了波长为400 nm时, 凝胶折射率随溶胀度变化的范围及灵敏度Q1。 通过对实验数据的拟合, 得出了壳聚糖水凝胶折射率对溶胀度、 波长的响应规律且拟合度较高, 为壳聚糖水凝胶在光学传感方面的应用提供了实验基础。 通过实验, 说明了壳聚糖水凝胶有着优秀的溶胀特性、 较宽的折射率变化范围及较高的灵敏度, 在智能穿戴、 仿真皮肤、 光学传感等领域的应用有一定的优势。
壳聚糖 水凝胶 溶胀度 透射率 折射率 Chitosan Hydrogel Swelling degree Transmittance Refractive index 光谱学与光谱分析
2020, 40(6): 1846
南宁师范大学 化学与材料学院, 广西天然高分子化学与物理重点实验室, 广西 南宁 530001
以柠檬酸与壳聚糖为主要原料, 以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶合剂, 合成了一种壳聚糖衍生物(CS-g-CA)。然后将CS-g-CA与掺杂试剂N-(2-羟乙基)-乙二胺通过水热法合成了壳聚糖衍生物聚合物碳点(P(CS-g-CA)Ds)。采用荧光光谱、紫外光谱、透射电镜对P(CS-g-CA)Ds进行了表征和性能测试。结果表明该聚合物碳点具有良好的荧光性能, 有较高的量子产率(54.7%)和较长的荧光寿命(13.12 ns)。将P(CS-g-CA)Ds应用于金属离子检测中, 发现P(CS-g-CA)Ds对Pd2+有良好的选择性, 其检测极限为63.3 nmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命以及不同温度下猝灭常数的测定研究了Pd2+对P(CS-g-CA)Ds的荧光猝灭机制, 结果均表明其猝灭机制为静态猝灭。
壳聚糖 聚合物碳点 荧光材料 离子检测 chitosan polymer carbon dots fluorescent material ion detection Pd2+ Pd2+
湖北省农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所, 湖北 武汉 430064
采用化学共沉淀法制备了磁性壳聚糖, 然后以制得磁性壳聚糖纳米粒子为基体, 利用层层自组装原理, 在磁性壳聚糖表面原位生长ZnS∶Fe纳米晶, 制备得到磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子。采用XRD和VSM对其进行表征, 结果表明, 制备得到的磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子具有超顺磁性能, 室温下饱和磁化强度为15.88 A·m2·kg-1。以孔雀石绿为模型污染物, 采用UV-Vis手段研究磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子的光催化降解性能。 实验结果表明, 向初始浓度为10 mg/L孔雀石绿溶液中加入100 mg/L磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子, 60 min时孔雀石绿的去除率为95.3%, 重复使用5次后, 降解率略有降低(从95.3%降低到80.8%), 其反应过程符合假一级动力学的假设。因此, 磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子可以光催化降解孔雀石绿。
磁性壳聚糖 量子点 孔雀石绿 光催化降解 magnetic chitosan ZnS∶Fe ZnS∶Fe quantum dots malachite green photodegradation
