MXene在生物质基储能纳米材料领域中的应用研究进展

MXene是一种类石墨烯结构的层状二维纳米材料,具有高导电性和高比表面积等优点,常用在储能领域。MXene含有丰富的端基官能团,易与生物质纳米材料形成交联结构并拓宽其层间距,从而提高储能器件的柔韧性及提供更多的离子传输通道。故MXene用于生物质储能纳米材料逐渐成为研究热点之一。本文综述了近年来MXene复合生物质基纳米材料在储能领域中的应用,首先介绍了不同MXene的制备方法及其优劣势,其次分别介绍了用CNF、BC、CNC等材料对MXene储能器件的优化改性方法,并总结了MXene复合生物质纳米材料在超级电容器、纳米发电机、二次电池等三种前沿储能器件中的物化特点及性能优势,重点分析了生物质纳米材料在MXene/生物质纳米复合材料中的功能。最后,对MXene复合生物质纳米材料在储能领域所面临的挑战及其未来应用前景进行了分析与展望。

低分子量壳聚糖及其水溶性衍生物对质粒DNA和mRNA的影响

研究了低分子量壳聚糖及其O-羧甲基壳聚糖和O-羟乙基壳聚糖在不同质量分数和作用时间下,对大肠杆菌质粒DNA(pBR322和pUC18)的体外结合能力。研究结果表明,原料壳聚糖对2种质粒都有较强而稳定的结合能力;其2种衍生物对质粒的作用效果受空间位阻效应和氨基基团数量的共同影响,在适当的质量分数(≥1×10-2)和相对分子质量(2000,5000,8000及以上)的条件下,对质粒DNA都具有很强的结合能力。研究表明,壳聚糖及其衍生物对DNA的结合是基于正负电荷的静电吸引作用,结合过程短暂,结合能力不受作用时间的影响。相对分子质量为3000～5000的原料壳聚糖和O-羧甲基壳聚糖均可以有效阻碍mRNA的复制,且O-羧甲基壳聚糖在同等条件下影响作用较大,推测是由于此种衍生物对氨基的质子化能力较大和体积庞大造成。大肠杆菌体内转化实验表明,壳聚糖和O-羧甲基壳聚糖不仅可以和DNA结合而使之不能转化,而且可以直接阻碍正常质粒DNA向大肠杆菌的转化过程。

双重响应性生物基自修复凝胶的制备及其性能

为拓宽多重响应性凝胶在生物医学领域中的应用,本文基于生物大分子构筑具有p H响应、糖响应性的可自修复性水凝胶。本文选用3-氨基苯硼酸(APBA)和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(CHGTA)分别对聚谷氨酸(γ-PGA)和瓜尔胶(GG)进行改性制备了聚谷氨酸-g-氨基苯硼酸(γ-PGA-g-APBA)和阳离子瓜尔胶,在此基础上,对γ-PGA-g-APBA和阳离子瓜尔胶进行物理共混制备生物基凝胶。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H NMR)和流变仪对聚合物化学结构、接枝率、流变性能和力学性能进行表征,并考察了凝胶在不同p H值及糖浓度下刺激响应性。结果表明,凝胶具有自修复性,修复效率可达100%;具有p H响应性,在环境p H值较高时更易形成凝胶,且凝胶强度随p H值升高而增大;同时所制凝胶具有糖响应性,在4 g/L的葡萄糖溶液中浸泡后即可导致凝胶解体。这些结果说明功能基团APBA的引入可赋予凝胶多重响应性。所制的双重响应性生物基凝胶具有良好的生物相容性,有望应用于生物医学、功能器件、传感等领域。

木质素及其衍生物在3D打印光敏树脂中的应用

随着社会消费需求向绿色、可持续发展方向不断转型及国家“双碳”战略目标的提出,深入开发低碳环保型3D打印材料(如生物质基3D打印光敏树脂)是十分必要的。木质素作为仅次于纤维素的第二大可再生绿色生物质资源,在3D打印材料中具有广阔的应用前景。本文综述了木质素及其衍生物用作生物质基3D打印光敏树脂材料的最新应用研究,包括木质素基光敏预聚物、木质素基活性稀释剂、木质素基光引发剂及木质素作为添加剂在3D打印光敏树脂材料中的应用机制及性能影响。最后对木质素基3D打印光敏树脂的未来挑战和工业化前景进行了分析与展望。