巴沙木碳量子点的性能及其在荧光油墨中的应用

碳量子点是一种尺寸小于10 nm的荧光纳米材料,其因优异的发光特性,在多个领域尤其是防伪领域中备受关注,其制备方法也是多种多样。为探究不同方法所制碳量子点荧光特性的异同,以质轻、无毒害特性且自身含有硅元素的巴沙木包装废弃物作为原材料,分别用一步水热法与微波法制备碳量子点,并分别命名为H-CQDs和M-CQDs。通过对所制碳量子点的物理形貌、组分以及荧光性能的分析得出,2种方法制得的巴沙木碳量子点在365 nm紫外灯照射下均可发出蓝色荧光,且H-CQDs的荧光强度最高可达M-CQDs的3倍。H-CQDs与M-CQDs的光学性能具有相似性,它们的发光颜色相同、峰形位置相近;但同时激发波长也存在一定差异,H-CQDs的含氧官能团数量明显多于M-CQDs,H-CQDs的荧光量子产率(2.82%)高于M-CQDs(1.61%),且光学性能更为优异。同时,利用可发出明亮蓝色荧光且荧光量子产率较高的H-CQDs配制荧光油墨,该油墨在紫外灯下显示出明显的蓝色荧光,这说明巴沙木碳量子点可成功配制出荧光油墨,为其在防伪方面的应用提供了可能。

木质素荧光碳点-聚乙烯醇薄膜湿度传感器的制备及性能

实现家居环境中湿度监测和预警对人体健康具有重要意义,但基于碳点的湿度研究尚在初级阶段。以木质素为碳源,以间苯二胺、盐酸为掺杂剂,采用一锅水热法在水热反应温度为200℃,反应时间为10 h时获得碳点(carbon dots,CDs),并结合红外光谱、X射线光电子能谱、透射电镜和荧光分光光度计等进行测试分析。结果表明,该碳点的荧光量子产率达14.81%,在水溶液中表现出明显的紫外光区吸收特性,而且当激发波长为440 nm时,其荧光强度最高,并发出绿色荧光(发射波长为512 nm)。采用该碳点与聚乙烯醇构建的薄膜湿度传感器不仅表现出良好的湿敏性,而且具有良好的荧光性能和拉伸性能:当相对湿度从50%增加到90%时,传感器呈现明显的颜色变化,即该传感器在不同湿度下产生不同的响应;加入CDs后聚乙烯醇薄膜在365 nm的紫外光下产生明亮的绿光发射,其拉伸强度从58.36 MPa提升到92.46 MPa,断裂伸长率从237.15%提高到279.17%。该木质素荧光碳点-聚乙烯醇薄膜湿度传感器在家居环境中具有良好的应用潜力。

淡竹叶碳量子点的微波法制备及在细胞成像中的应用探究

利用响应曲面法(RSM)系统研究了微波作用时间(T)、微波功率(W)、淡竹叶与去离子水的料液比(R)对微波法制备淡竹叶氮硅自掺杂碳量子点(N/Si-CQDs)荧光量子产率(QY)的影响。得到了上述工艺参数对QY的影响显著性次序以及对应的QY回归模型与最佳工艺参数,通过验证实验证明优化结果可靠。采用最佳工艺得到的N/Si-CQDs的平均粒径较小且分布均匀,在水中分散性良好,具有激发依赖的发射特性,荧光稳定性较高,对HEK293细胞具有较低细胞毒性,且可被细胞吸收而照亮细胞从而明确区分细胞质和细胞核,说明该碳量子点可用于细胞成像。该研究不仅为淡竹叶的高值化利用提供了一个新思路,而且对提高生物质碳量子点的微波法制备效率、促进其在细胞成像等生物医学领域的应用具有参考价值。

定向刨花板在三点弯曲不同加载速度下的力学行为

目的科学评价定向刨花板的力学性能。方法基于GB/T 17657—2013使用三点弯曲方法,在5种加载速度条件下检测定向刨花板试件的力学性能,并使用数字散斑应变测量分析系统(DIC)同步记录试样面内应变分布。结果基于研究选取的加载速度,发现加载速度的增加虽可在一定程度上提高弹性模量和最大载荷测量值,但影响并不明显。定向刨花板固有力学性能的变异性明显大于加载速度对力学性能的影响。结论当加载时间大于或小于国标规定的时间(60±30)s时,最大载荷条件下试样的最大位移变异性增加。定向刨花板试样内的应变分布并不完全符合经典的梁弯曲理论和层合板理论。

仿生高强度甲壳素纳米纤维/明胶水凝胶的制备与性能

在昆虫角质层"醌硬化"过程的启发下,提出了一种在中性对苯二酚(HQ)/铜(Cu[II])醌交联反应溶液中,利用部分脱乙酰甲壳素纳米纤维和明胶,制备高强度部分脱乙酰甲壳素纳米纤维/明胶(S-ChNF/G-nCu)交联复合凝胶膜的方法。由于醌交联反应发生在氨基之间,可利用碱处理来提高甲壳素晶体表面的氨基含量,促进部分脱乙酰甲壳素纳米纤维和明胶在对苯二酚(HQ)/铜(Cu[II])溶液中的交联反应。通过调节催化剂Cu[II]的含量,制备出具有不同拉伸性能的S-ChNF/G-nCu交联复合凝胶膜。结果表明,当Cu[II]含量为6 mg时,醌交联反应制备的交联复合凝胶膜比未经交联反应的部分脱乙酰甲壳素纳米纤维/明胶复合凝胶膜(S-ChNF/G),其拉伸强度提高近3倍,弹性模量提高近14倍。

云杉碳点的制备及其在甲醛检测中的应用

目的为云杉木包装箱废弃物的二次利用提供新的途径。方法将废弃的云杉木包装作为碳源,采用高温高压水热法,在180℃下反应10 h,制得云杉碳点(Spruce carbon dots,S-CDs),并将其应用于甲醛检测。通过透射电镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器对S-CDs的形貌、晶型结构、化学组成和光学性能进行表征。结果S-CDs呈类球状,平均粒径为3.49nm,量子产率为0.45%,其表面含有C—O、C=O、N—H等基团,水溶性较好,在365nm紫外灯下会发出蓝色的荧光。采用比值荧光法将S-CDs应用于甲醛检测,S-CDs对甲醛表现出较好的响应性,在甲醛浓度为0~1mmol/L内,其溶液的荧光强度F_(427)/F_(490)与甲醛浓度之间呈现良好的线性关系(R^(2)=0.968),检出极限值(LOD)达到0.045 mmol/L。结论以云杉废弃木包装为单一碳源,成功地制备出可应用于甲醛检测的S-CDs,实现了废弃云杉木包装的二次利用和功能化。

樟子松基碳量子点的制备工艺优化

目的将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,为实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用探索一条新途径。方法以60目樟子松木材包装废弃物为碳量子点前驱体,分别以硫酸和乙二胺为硫和氮掺杂剂,在温度为200℃、时间为10 h的水热条件下合成樟子松基碳量子点。采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等表征手段,研究原材料配比对所制备樟子松基碳量子点物理结构、化学结构和光学性质的影响,并以碳量子点的荧光量子产率为评价指标,优化樟子松基碳量子点的制备工艺。结果所得硫氮掺杂碳量子点呈规则球形,其平均粒径及粒径分布分别为4.30 nm和2.01~6.63 nm;当原材料配比为m(樟子松木粉)∶m(硫酸)∶m(乙二胺)=1∶1∶1时,合成的掺杂碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高。当樟子松木粉、去离子水、硫酸和乙二胺的质量比为1.250∶50∶1.250∶1.250时,掺杂碳量子点的荧光量子产率比未掺杂碳量子点的高约80倍。结论将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,是实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用的新途径。

基于废弃火炬松木包装的碳量子点制备与性能

目的为了改善废弃火炬松木材包装综合利用率低和功能化利用严重不足的现状,以其包装废弃物制备荧光碳量子点,实现高附加值利用。方法首先,以废弃火炬松木材包装为碳源,以尿素和磷酸分别为氮、磷掺杂剂,采用水热法(温度为200℃、时间为12 h),制备氮磷掺杂碳量子点。接着,采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征CQDs的物理结构、化学结构和光学性质,筛选出荧光强度高、荧光量子产率大的制备工艺。结果所制备的氮磷掺杂火炬松荧光碳量子点呈规则的球形,其平均粒径为2.25 nm、粒径分布范围为1.3~3.4 nm,且在水溶液中分布均匀,无明显聚集;碳量子点表面具有丰富的醚键、碳碳双键以及含磷和含氮官能团;当火炬松木粉、去离子水、尿素、磷酸的质量比为1∶60∶0.5∶0.5时,所得荧光碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高,所得荧光量子产率比未掺杂碳量子点的提高了5.54倍。结论以废弃火炬松木材包装为碳源制备荧光碳量子点的策略是可行的,可为火炬松木材包装废弃物的高值化和功能化利用提供了一条新的途径。

定向刨花板的发展及其在家具与室内装饰中的应用

定向刨花板是一种新型结构的高强度环保板材。目前我国大径级木材资源供应不足,而定向刨花板材料来源广泛且具有优良的力学性能,在家具、室内装饰、建筑等领域已经部分代替了实木板和其他人造板。笔者总结了定向刨花板的发展历史、发展现状,并深入探讨了定向刨花板的物理力学性能、加工特性、外观属性等基本特征,对其在家具行业中的应用现状和发展前景进行分析,以期为拓宽定向刨花板在家具和装饰行业的应用范围提供参考和借鉴。