壳聚糖/紫山药花青素/纳米氧化锌pH响应智能复合膜制备及性能研究

制备了一种智能复合包装膜壳聚糖(CS)/紫山药花青素(PYE)/纳米氧化锌(ZnO NPs),并探究了不同含量纳米氧化锌对复合膜在力学性能、热性能、水蒸气阻隔性能和抗氧化性能等方面的影响。结果表明,纳米氧化锌和花青素的协同作用显著提高了复合膜的拉伸强度、热稳定性、抗氧化性能和水蒸气阻隔性能。当纳米氧化锌的含量达2%时,复合膜的拉伸强度由26.58 MPa提高到41.79 MPa,断裂伸长率略有下降;初始分解温度由256.12℃提高到271.41℃,水蒸气透过率降低了约17%。此外,纳米氧化锌的加入还进一步增强了复合膜的抗氧化和抗菌性能。在实际应用中,该复合膜展现出pH敏感性,能够通过颜色变化直观反映虾在贮藏过程中的品质变化,为食品安全监管提供了便捷手段。

油茶果壳木质素纳米颗粒/壳聚糖复合膜的制备及性能研究

以油茶果壳为原料,通过烯丙基三甲基氯化铵-草酸提取法和溶剂交换法制备油茶果壳木质素纳米颗粒(AOL),然后通过流延法将其用于制备AOL/壳聚糖(CS)复合膜,对比分析CS膜和AOL/CS复合膜的表面形貌与结构、紫外光吸收能力、热稳定性和力学性能,并探究AOL作为添加物时对薄膜性能的影响。研究结果表明:与CS膜相比,AOL/CS复合膜,随着AOL质量分数的增加(1%~5%),颜色由浅棕色变为黑色,含水率和吸水率逐渐降低,在高温下质量损失越少,热稳定性越强,复合膜的紫外光吸收能力提高,5%AOL/CS复合膜几乎能达到完全吸收紫外光的能力,拉伸强度增加明显,但断裂伸长率有所下降。AOL添加量为3%制备的3%AOL/CS复合膜性能最佳,其膜表面光滑,AOL颗粒在膜表面分散均匀,表现出较优异的紫外吸收能力、热稳定性和力学性能,拉伸强度50.81 MPa,断裂伸长率6.25%。

单宁酸/氧化锌/聚乙烯醇复合膜的制备及其性能研究

以聚乙烯醇(PVA)作为基材,引入单宁酸(TA),氧化锌纳米粒子(ZnO NPs),溶入DMSO混合水溶液中,通过冻融法制备得到TA/ZnO/PVA复合膜。用扫描电子显微镜、万能拉力试验机、接触角测量仪和紫外分光光度计等表征了TA/ZnO/PVA复合膜的形貌结构、力学性能、亲水性和紫外防护性能等。结果表明:TA/ZnO/PVA复合膜表面均匀光滑,拉伸应力最大为1.41 MPa,断裂伸长率最大为670%,接触角最大为29.9°,复合膜中的羟基通过氢键等分子间相互作用,提升了复合材料的力学特性以及亲水性。当DMSO与水的比例为3∶7时,复合膜的紫外防护性能最好,紫外光透过率几乎为零,TA与ZnO NPs的加入提高了材料的紫外防护性能。因此,TA/ZnO/PVA复合膜因其优异的力学性能、亲水性和紫外防护性能,在制备防紫外线产品以及医用敷料等领域展现出了广阔的应用前景。

氧化锌纳米复合材料的场发射性能研究

采用两步法制备得到氧化锌纳米复合材料。首先采用低温水热法在硅基底上生长得到氧化锌纳米棒阵列,再采用电泳法分别制备得到3种氧化锌纳米复合材料,并对所得产物进行了SEM、XRD、EDS和XPS表征,最后对产物进行了场发射性能测试。XRD、EDS和XPS测试结果表明制备产物为Al_(2)O_(3)-ZnO、MgO-ZnO和CuO-ZnO纳米复合材料。同氧化锌纳米棒阵列相比,3种氧化锌纳米复合样品的开启电场均有所下降,其中MgO-ZnO纳米复合样品的场发射性能最优,开启电场为4.7 V/μm,4种样品的开启电场从低到高依次是:MgO-ZnO<Al_(2)_O_(3)-ZnO<CuO-ZnO<ZnO,研究结果表明构建纳米复合材料能够有效提高氧化锌纳米棒的场发射性能。

壳聚糖和纳米ZnO复合涂膜对冬枣黑斑病抗病性的影响

为了研究不同粒径的纳米ZnO与壳聚糖(Chitosan,CTS)复合涂膜对采后冬枣黑斑病的抗病作用及机理,分别对新鲜冬枣进行涂膜处理,再接种链格孢菌,测定冬枣的果实品质指标、抗病物质含量、抗氧化能力以及抗病相关酶活性的变化。结果表明,0.2%≤100 nm纳米ZnO复合1%CTS处理组实验效果最佳,可延缓冬枣果实病斑直径的扩展,抑制呼吸强度上升,降低失重率和转红率;抑制总酚、黄酮等抗氧化物质含量的降低,提高冬枣的还原力和DPPH自由基清除能力,而且超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性也得到了提高。因此,纳米ZnO与CTS复合涂膜处理通过诱导抗病相关酶活性,维持果实细胞膜结构的稳定,进而增强冬枣采后抗病性,从而延缓黑斑病的发生。

壳聚糖-纳米ZNO复合膜的制备及性能表征

纳米复合材料薄膜在众多微生物化工领域得到广泛应用。通过一步沉淀法制备得到壳聚糖-纳米ZNO(ACS-ZnO)复合膜,并开展性能表征分析。研究结果表明:制备的ACS-ZnO粒子尺寸呈现较均匀的状态,形成100~200 nm范围的球形颗粒。ACS-ZnO试样形成晶体的尖锐峰,跟ZnO标准峰位置形成良好对应,ZnO颗粒能够有效溶解到ACS中。ZnO锌颗粒吸收峰在372 nm部位形成了吸收峰,ACS-ZnO则在361 nm处形成吸收峰,促进复合膜吸湿性能发生更明显下降。

硫化铜/氧化石墨烯/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合材料的抗菌及促成骨作用

目的探讨硫化铜(CuS)/氧化石墨烯(GO)/壳聚糖(CS)/纳米羟基磷灰石(nHA)复合材料(CGCHs)的抗菌和促成骨作用及其作用机制。方法采用水热法合成CuS/GO纳米颗粒,通过原位沉淀法合成CS/nHA支架和CGCHs支架,检测材料表征、光热转换性能和生物安全性,评估CGCHs组和近红外光(NIR)照射下CGCHs(CGCHs+NIR)组的细菌抑制效果及其对细菌生物膜相关基因表达的影响,观察CGCHs和CS/nHA不同材料组的促成骨分化和成骨、破骨相关基因表达。结果CGCHs是具有高度孔隙率的三维支架,在CuS/GO浓度为200μg/mL时CGCHs同时兼具良好的红外升温效果和生物安全性。琼脂糖平板涂菌和细菌死活染色结果均表明CGCHs+NIR组抗菌性能最佳,生物膜相关基因qPCR检测证实其具有抑制细菌生物膜相关基因表达的作用。茜素红染色结果表明CGCHs具有良好的体外促成骨性能,体外共培养3、7、14、21和28 d qPCR结果表明CGCHs对成骨早期和晚期相关基因表达均具有促进作用。与破骨细胞共培养结果可观察到CGCHs具有抑制破骨细胞形成的作用,细胞凋亡检测结果进一步验证这一结论,破骨分化相关基因qPCR检测结果表明,CGCHs主要通过抑制抗酒石酸酸性磷酸酶、组织蛋白酶K、CTR、P65和P38在共培养7、14 d的表达来抑制破骨细胞的分化。结论作为纳米复合材料,CGCHs生物安全性好,具有良好的红外光热协同抗菌作用,在促成骨分化的同时抑制破骨细胞分化,有望为感染性骨缺损治疗提供新的思路。

壳聚糖-纳米氧化锌复合涂膜保鲜砂糖橘的研究

以壳聚糖为主要成膜材料,辅以纳米氧化锌,制备了一种新型、安全的涂膜剂壳聚糖——纳米氧化锌复合涂膜剂,研究和比较了用壳聚糖单膜处理及壳聚糖-纳米氧化锌复合膜处理对砂糖橘采后保鲜效果的影响。实验结果表明:壳聚糖-纳米氧化锌复合膜处理砂糖橘的总糖、总酸、VC含量及SOD酶活性均明显高于壳聚糖单膜及对照组,呼吸强度显著降低,在贮藏14d,砂糖橘的失重率为7.6%,好果率为97%。所以壳聚糖-纳米氧化锌复合涂膜可以显著降低砂糖橘的采后呼吸作用,较好地保持了砂糖橘的营养成分。

胶原蛋白-壳聚糖-纳米氧化锌复合膜的特性研究

以胶原蛋白、壳聚糖、纳米ZnO为原料,按不同比例共混后制备出三元复合膜。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对其性能进行表征。经抗菌试验表明:复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显抑制效果,说明其具有良好的抗菌性。

氧化锌纳米簇-金纳米颗粒-壳聚糖复合膜修饰电极用于示差脉冲伏安法测定吗啡

将制备的氧化锌纳米簇和金纳米颗粒分散在壳聚糖中并滴涂在玻碳电极表面,制备了氧化锌纳米簇-金纳米颗粒-壳聚糖复合膜修饰电极（Au-ZnO-CHIT/GCE）。采用循环伏安法研究了吗啡在修饰电极上的电化学行为。结果表明：吗啡在该修饰电极上出现了一个氧化峰,提出了用示差脉冲伏安法测定吗啡的方法。吗啡浓度在5.3×10-6-6.5×10^-4mol·L^-1范围内与氧化峰电流呈线性关系,检出限（3S/N）为1.8×10-6mol·L^-1。修饰电极用于尿液中吗啡的测定,回收率在80.0%-99.6%之间。

基于氧化锌-壳聚糖-纳米金复合杂化膜修饰的过氧化氢生物传感器的研究

将氧化锌（ZnO）-壳聚糖（CHIT）-纳米金（nano—Au）形成复合杂化膜包埋血红蛋白（Hb），制备了无电子媒介体的第三代电流型生物传感器．该传感器对过氧化氢（H2O2）的还原显示出较好的电催化活性，固定在电极上的Hb在0．1mo／／L磷酸盐缓冲溶液（PBS）中对过氧化氢响应灵敏度高，检测范围宽（3．9×10^-6～1．907×10^-72mol／L），检测下限低（1．53×10^-6mol／L（信噪比S／N=3）），并且表现出良好的稳定性和高选择性．

壳聚糖纳米氧化锌涂膜保鲜苹果的研究

对壳聚糖膜和壳聚糖纳米氧化锌复合膜的抗拉强度、伸长率、透气性、透湿性进行测试,并用含纳米氧化锌5%(质量分数)的壳聚糖复合溶液制成涂膜液对苹果进行保鲜研究。结果表明:含纳米氧化锌质量分数为5%的壳聚糖复合膜的成膜性,优于壳聚糖膜;涂膜苹果在贮藏期间,壳聚糖纳米氧化锌涂膜组的感官评分、腐烂指数、失重率和维生素C含量的变化,均比壳聚糖膜组和对照组的要小;相对于对照组,壳聚糖膜约延长保质期6 d,壳聚糖纳米氧化锌复合膜约延长保质期9 d。

己烯醛纳米乳工艺优化及其对壳聚糖薄膜的影响

为解决己烯醛在应用方面水不溶性、性质不稳定等问题,以吐温-80、黄原胶共同稳定乳液,采用高速剪切-超声破碎法制备己烯醛纳米乳。以粒径、多分散指数为指标,通过单因素、正交试验优化了制备纳米乳的工艺参数,并对其进行表征。当吐温-80、黄原胶质量分数分别为2%、0.3%,己烯醛体积分数8%,超声8 min时,该纳米乳的粒径、多分散指数最小,稳定性最强。纳米乳在处理温度-20~50℃,pH值2~10,离子浓度100~500 mmol/L的条件下均表现出良好稳定性。此外,纳米乳抑菌性能增强,表明乳化体系可提高己烯醛利用率。最后将乳液与壳聚糖复合制备复合膜,改善了壳聚糖膜的阻水、抑菌性能,拓宽了壳聚糖膜和己烯醛的应用范围。

基于纳米氧化锌-石墨复合材料的电化学传感器检测对苯二酚

对苯二酚(HQ)作为一种稳定剂和抗氧剂主要应用于工业领域,工业废水中对苯二酚的残留对人体及环境危害严重,因此,建立一种简单、准确检测对苯二酚的方法对食品安全和环境监测具有重要意义。本文构建了纳米氧化锌-高纯石墨/玻碳(ZnO-C/GC)复合材料电化学传感器,实验材料简单易得,成本低。利用原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学交流阻抗法(EIS)分析了纳米ZnO-C复合材料的结构特征、表面特征和导电性,采用循环伏安法(CV)实现了纳米ZnO-C/GC复合材料电化学传感器对对苯二酚的检测,探究了对苯二酚的电催化机理,该电化学传感器检测对苯二酚具有良好的稳定性和准确性,较宽的线性范围,检出限达到1.0×10^(-8)mol/L。

铝掺杂氧化锌纳米粉末制备及其对PET的抗静电改性

采用化学共沉淀法制备了不同含量的Al单元掺杂氧化锌(AZO)纳米粉体,并将自制的纳米AZO粉末用于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制备,以提高PET的抗静电性能。利用X射线行射、扫描电子显微镜、热重分析、表面电阻测试仪等测试手段,探究了Al单元掺杂对AZO粉体结构、形貌及电性能的影响。在PET制备过程中加入AZO,探究AZO对PET抗静电性能的影响。结果表明:所制备的AZO纳米粉体为结晶度良好的六方纤锌矿结构。Al掺杂浓度影响AZO粉体形貌、晶体结构及电性能。随着Al掺杂浓度的增加,粉体的结晶质量降低,电性能先变好后变差,粉体尺寸变大,出现团聚、结块现象。适度的Al掺杂可使AZO电阻率达到最低,改善AZO的导电性能。在Al掺杂浓度为2%时,AZO纳米粉体的电性能最佳,电阻率为5.3×10^(4)Ω/m^(2)。使用制备的AZO纳米粉末作为导电填料能有效改善PET的抗静电性能,降低PET/AZO复合材料的表面电阻率,使材料由绝缘体转变为静电耗散体,抗静电性能增强。AZO填充量在0.005%时复合材料的表面电阻率最低,为1.16×10^(10)Ω/m^(2)。

壳聚糖基抑菌抗氧化活性复合膜的制备及其性能研究

为获得具有良好功能特性的壳聚糖(CS)基复合膜材料,采用混合溶液浇筑法制备含有纳米细菌纤维素(nBC)、曲酸(KA)和姜黄素(CUR)的CS基抑菌抗氧化活性复合膜(CS/nBC/KA/CUR),考查不同组分复合膜的水分阻隔性能、机械性能、光学性能、抑菌活性和抗氧化活性。结果表明,CS/nBC/KA/CUR复合膜中各组分之间主要是通过氢键与范德华力相互作用,膜内部结晶度明显增强。相较于CS/nBC、CS/nBC/CUR和CS/nBC/KA复合膜,CS/nBC/KA/CUR复合膜的水溶性显著下降,水蒸气透过率比CS/nBC复合膜提升近24%,拉伸强度比CS/nBC/KA复合膜提高近3倍,断裂伸长率比CS/nBC/KA复合膜提高约1.8%,对E.coli的抑菌效果比其余复合膜平均提升约12.2%,ABTS自由基清除率比CS/nBC复合膜最高提升约35.2%。CS/nBC/KA/CUR复合膜结合了各组分的优势,在食品抑菌抗氧化活性包装材料的开发领域具有一定潜在价值。

纳米SiO_(2)-壳聚糖/脱脂豆粕复合膜的制备及保鲜性能测定

为了改善脱脂豆粕蛋白膜的性能,添加化学性能稳定,能够改善薄膜透明度和力学性能的壳聚糖,以及提高阻水率和改善薄膜脆性较和延伸性的纳米二氧化硅等,制备纳米SiO_(2)-壳聚糖/脱脂豆粕复合膜,并对壳聚糖膜或脱脂豆粕膜以及复合膜的抗氧化和抗菌性能进行测定。试验结果显示,在8%(w/v)的脱脂豆粕中加入浓度为0.05%(v/v)的丙三醇、0.06 g的纳米SiO_(2)、4.0%(w/v)浓度的壳聚糖、0.1%浓度的亚硫酸钠条件下制备的复合膜,透光率为80.41%,水蒸气透过率为5.384 g·mm/h·m^(2)·kPa,水溶性为28.36%。自由基清除率为8.53%,抗菌率为18.68%,自由基清除率和抗菌性与壳聚糖膜或脱脂豆粕膜相比较得到显著提升,可以为食品的保鲜提供一定理论依据。

柑橘皮/壳聚糖复合膜制备及性能研究

柑橘废弃物处理困难是限制柑橘加工业发展的重要因素。为了将柑橘果皮加工成生物基复合薄膜,并研究其结构和性能,先以脐橙皮、壳聚糖和甘油为原料,最大拉伸强度和断裂伸长率为响应值,通过响应面中心组合试验,制备力学性能较佳的脐橙皮/壳聚糖复合膜。再以优化后的配方制备马家柚皮复合膜、南丰蜜桔皮复合膜和纯壳聚糖膜,通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱对壳聚糖膜和3种柑橘皮复合膜进行表征,并测定了薄膜的水蒸气渗透性、光阻隔性和抗氧化能力。响应面优化结果为壳聚糖含量1.10%,脐橙皮含量4.10%,甘油含量0.90%(均为质量分数)。优化后脐橙皮复合膜拉伸强度为(15.76±0.66)MPa,断裂伸长率为(19.23±1.52)%。表征结果显示柑橘皮均匀分散在薄膜结构中,与壳聚糖具有良好的混溶性,两者可能通过氢键进行结合。此外,柑橘皮复合膜在紫外光区和可见光区的光透射率均低于10%,在食品模拟物(体积分数为10%的乙醇溶液和95%乙醇溶液)中能够释放抗氧化物质。综上所述,柑橘皮与壳聚糖能够加工成具有一定力学性能、良好光阻隔性和抗氧化活性的生物基薄膜,为脐橙、南丰蜜桔和马家柚果皮资源化利用提供参考。

氧化石墨烯辅助的超分子骨架膜用于水包油型纳米乳液的高效分离

制备可以同时高效且高通量地处理纳米乳液的超浸润材料仍然具有挑战。为此,本文提出了一种通过在超分子骨架纳米片上修饰氧化石墨烯以增强亲水性的策略。通过将两种具有片状形态的材料连续抽滤于商业基质上,可制备得到氧化石墨烯辅助的超分子骨架复合膜,并用于分离具有纳米尺寸液滴的水包油乳液。骨架一方面通过均匀的纳米孔拦截乳液中分散的微小液滴,另一方面也通过带负电的表面提供静电相互作用来驱动破乳过程发生。具有良好亲水性的氧化石墨烯赋予膜材料改善的亲水能力和水合层。该复合膜具有纳米级的截留尺寸、带负电的表面和水下疏油性,并且还获得了高的水通量和耐油污染性。基于尺寸筛分和破乳效应,该复合膜可有效地去除分散在水包油乳液中由非离子、阴离子和阳离子表面活性剂稳定的纳米油滴。特别是对于离子型乳液,在分离后动态光散射未检测出残留液滴。滤液中总有机碳含量小于10 ppm,对应着大于99.9%的分离效率,优于许多国家和组织的标准。在各种乳液的分离过程中,复合膜表现出较高的分离渗透性,约为原始骨架膜的3.5倍。此外,具有防污效果的复合膜获得了较高的通量回收率,通过简单的水洗处理即可实现5次具有稳定分离性能的循环。该复合膜在重复使用过程中没有组分损失,在150℃内具有热稳定性,并能抵抗腐蚀性化学环境。在本工作中,我们试图将具有不同结构特性和表面特性的两种组分结合,通过简单的方法制备复合膜,并在功能协同作用下实现水包油型纳米乳液的高性能分离。

氧化锌纳米颗粒-海藻酸钠/壳聚糖双层复合膜的制备及特性

本研究基于层层组装流延法制备了载有氧化锌纳米颗粒的海藻酸钠/壳聚糖双层复合膜。通过评价机械、阻水及光学性质研究了氧化锌纳米颗粒对双层复合膜特性的影响,进而借助原子力显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和热重分析对双层复合膜结构进行表征。结果表明,海藻酸钠/壳聚糖双层膜在添加氧化锌纳米颗粒后,抗拉强度提高,断裂伸长率、水溶性、水蒸气透过性和透光性降低,而外观色泽没有明显变化。从双层膜的微观结构看,随着氧化锌纳米颗粒添加浓度由0.25%(w/w)增加至1.00%(w/w),海藻酸钠/壳聚糖双层复合膜表面出现颗粒团聚,粗糙度Ra从3.12 nm增加至3.53 nm。红外和热重分析表明,氧化锌纳米颗粒与海藻酸钠和壳聚糖之间存在较强的氢键相互作用,使得双层复合膜的热稳定性增强。综上,氧化锌纳米颗粒-海藻酸钠/壳聚糖双层复合膜具有优良的包装特性和适用性。