对乙酰氨基酚在石墨烯/壳聚糖复合膜修饰电极上的电化学行为研究

制备了石墨烯-壳聚糖复合物修饰玻碳电极(GO/CS-GCE),考察了对乙酰氨基酚(APAP)在修饰电极上的电化学行为,发现石墨烯-壳聚糖复合物能较好改善玻碳电极对APAP的电化学性能,APAP在修饰电极上的电化学反应过程是受吸附控制的2电子,2质子反应过程;进一步研究发现在pH=9.16的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲体系中,对乙酰氨基酚在8.00×10^(-8) mol·L^(-1)~5.00×10^(-4) mol·L^(-1)内与电流值呈良好的线性关系,线性方程为-i(μA)=0.11371c(μmol·L^(-1))+105.54(r=0.9996),检出限为2.6×10^(-8) mol·L^(-1),该方法线性范围宽,检出限低,测定准确,方法应用于药片中对乙酰氨基酚含量检测,回收率在98%~106%之间,测定效果良好。

壳聚糖/聚苯胺⁃氧化石墨烯尼古丁分子印迹复合材料的制备与吸附性能研究

采用壳聚糖(CS)和聚苯胺(PANI)与氧化石墨烯(GO)交联构建了抗溶胀性的CS/PANI⁃GO尼古丁分子印迹复合材料。结果表明,其在水中浸泡10 h的溶胀率为2.7%。该复合材料作为吸附剂对尼古丁的吸附容量达到了198 mg/g。研究了吸附剂的选择吸附能力,对降烟碱和可替宁的吸附选择性系数分别达到了2.9和2.4,表明其具有良好的尼古丁特异性吸附性能。

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。

茶多酚/还原石墨烯纳米复合物增强羧甲基壳聚糖薄膜性能的研究

目的 探究茶多酚还原氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)的能力,进一步利用茶多酚/还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,RGO)改善羧甲基壳聚糖薄膜的综合性能。方法 首先利用茶多酚的还原性制备出茶多酚/RGO,通过X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)表征验证。进一步以羧甲基壳聚糖为基材,甘油为塑化剂,通过流延法制备出一系列不同茶多酚/RGO含量的复合薄膜,测试其力学性能、阻隔性能、光学性能及热稳定性等,分析不同配比对复合薄膜性能的影响。结果 茶多酚和GO的质量比为2:1时,GO被还原的效果较好;与纯羧甲基壳聚糖膜相比,当茶多酚/RGO含量为2.0%时,复合膜的拉伸强度提高了96.9%;当茶多酚/RGO含量为1.0%时,水蒸气透过率最低,为7.0×10^(-13) [g·cm/(cm^(2)·s·Pa)];随着茶多酚/RGO的添加,复合薄膜能够阻挡50%以上的310 nm以下的紫外光透过,表现出具有良好的抗紫外性。结论 茶多酚/石墨烯纳米复合物作为增强剂,可以有效地改善羧甲基壳聚糖薄膜的综合性能,为进一步拓展其在食品包装领域的应用提供了新的思路。

不同尺寸单层氧化石墨烯用于膜蒸馏分离H_(2)O/HDO

核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的H_(2)O/HDO分离效果,但进一步提高分离性能仍需开发新型膜材料或结构。本工作采用不同横向尺寸单层GO制备聚四氟乙烯(PTFE)支撑的氧化石墨烯复合膜用于研究膜蒸馏分离H_(2)O/HDO:(1)选用两种不同横向尺寸的单层GO研究GO横向尺寸对膜的H_(2)O/HDO分离性能影响,基于横向尺寸较小GO膜的渗透通量和分离因子分别可达0.944 L/(m^(2)·h)和1.043,整体分离性能比基于横向尺寸较大GO膜高;(2)为结合不同横向尺寸单层GO的结构特点,把不同横向尺寸单层GO混合制备复合膜,当两种石墨烯质量比例为1∶1时,所得GO复合膜的渗透通量可达0.806 L/(m^(2)·h),比基于横向尺寸较大GO复合膜的渗透通量高,而两者分离因子相近;(3)对横向尺寸较大GO进行刻蚀处理,可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。结果表明:单层氧化石墨烯的横向尺寸可影响膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;基于横向尺寸较小单层氧化石墨烯或混合不同横向尺寸单层氧化石墨烯制备的膜具有较好的膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;并且刻蚀处理横向尺寸较大GO也可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。因此,本工作可指导后续发展新型膜材料或膜结构以实现H_(2)O/HDO分离效果更好的膜蒸馏工艺,为含HTO的放射性废水处理问题提供解决方案。

氧化石墨烯-银/氧化石墨烯/壳聚糖复合抗菌敷料的制备与分析

采用改进的Hummer法和超声波剥离法制备氧化石墨烯,并在新制的氧化石墨烯悬液中加入银氨溶液和绿色葡萄糖,得到氧化石墨烯-银(GO-Ag)纳米粒子,将其加入壳聚糖和氧化石墨烯中,获得氧化石墨烯-银/氧化石墨烯/壳聚糖(GO-Ag/GO/CS)复合材料.采用SEM、XRD、TG、拉伸实验和抗菌实验等方法分析了GO-Ag/GO/CS复合材料的结构和性能.SEM和XRD分析结果表明,GO-Ag与氧化石墨烯和壳聚糖基体成功复合.拉伸实验结果表明,GO的加入能够显著提高GO-Ag/GO/CS复合材料的拉伸强度,尤其是湿态拉伸强度.热失重分析结果表明,GO的引入对壳聚糖基体的热稳定性影响较小.抗菌实验结果表明,当GO-Ag的添加量为5.0 mg时,GO-Ag/GO/CS对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别可达98.04%和100%,展现出优异的抑菌效果.

氧化石墨烯-壳聚糖用于中药派特灵膜剂载体的制备与表征

研究制备氧化石墨烯(GO)、壳聚糖(CS)和GO-CS复合材料,探讨其作为派特灵中药新型膜剂载体的可行性。采用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱表征样品的化学结构,通过紫外可见分光光度计测定派特灵的吸光度标准曲线。结果表明,采用溶液共混结合溶剂蒸发法制备的GO-CS复合膜剂的药物释放为pH敏感机制,具有缓释效应,载药率和包封率可分别高达(75.60±1.92)%和(71.12±1.56)%。本研究为研发派特灵中药新剂型提供参考,也可为开发其它中药膜剂提供参考。

氧化石墨烯/氧化铟/两性离子丙烯酸氟化聚合物复合膜的制备及抗牛血清白蛋白性能

生物附着是水环境使用设施污损的主要原因,在材料表面形成有机物或微生物膜是生物附着的第一步,如能抑制初期有机物膜的形成则可有效抑制进一步的附着生长,从而减少生物污损对水环境设施的危害。有机物膜主要由蛋白质及多糖组成,将具有抑制多糖和蛋白质附着功能的材料应用于设施表面,可阻止污损发生。由此,本工作以GO/In_(2)O_(3)复合材料为填料、PAZFP树脂乳液为基体,制备了一种具有微/纳米表面结构和低表面能的新型有机/无机复合涂料——氧化石墨烯/氧化铟/两性离子丙烯酸氟化聚合物(GO/In_(2)O_(3)/PAZFP)复合膜,并对其抗蛋白性能进行了研究。研究结果表明,In_(2)O_(3)纳米颗粒为立方结构,粒度在20~60 nm之间,均匀地负载在GO上。GO具有较大的比表面积,为In_(2)O_(3)颗粒的加载提供了大量的活性位点,从而阻止了In_(2)O_(3)颗粒的团聚,降低了In_(2)O_(3)电子-空穴对重新复合的概率。通过填料和涂层对牛血清白蛋白(BSA)溶液吸附降解性能进行研究,结果表明,在暗环境中,复合薄膜对BSA蛋白具有一定的吸附作用;在自然光和紫外光下,复合膜具有较强的光催化降解蛋白性能。利用光催化和在PAZFP涂膜表面掺入含氟单体,复合膜表现出协同防污作用,具有较好的抗蛋白能力。

氧化石墨烯/液晶弹性体复合膜的性能研究

近年来,氧化石墨烯/液晶弹性体复合膜凭借其稳定高效的光热性能,受到科学家的广泛关注。但目前研究者大多重点关注其光热响应行为及使用场景,并未系统研究外界刺激的强弱和复合膜自身的尺寸大小对其响应性能的影响。本文采用旋涂的方法在制备的具有固定取向的液晶薄膜上涂覆一层氧化石墨烯,制备了具有不同液晶分子取向的氧化石墨烯/液晶弹性复合膜,可以实现红外光和温度的双重刺激响应,并对其进行了响应性能和形变规律的表征和分析。实验结果表明,氧化石墨烯/液晶弹性体复合膜是一种红外-热响应型的复合膜,该复合膜由于裁剪方向的不同,会呈现2种不同的形变规律,以此为基础,研究了不同强度外场刺激下复合膜的响应特性,以及复合膜自身尺寸的不同对复合膜响应特性产生的影响。发现1型复合膜的响应性能主要受宽度影响,2型复合膜的响应性能主要受长度影响,为氧化石墨烯/液晶弹性体复合膜的应用提供了基础。使用该复合膜制备了仿生光热驱动器,证明了其在生物仿生领域的潜力。

纳米粒子/氧化石墨烯改性复合膜制备及其分离性能研究

采用真空抽滤-压力喷涂的方法,以聚酰胺纳滤膜为基膜,制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1、GOS2、GOS3和GOS4。通过SEM、EDS、XPS和GIWAXS方法对GOT复合膜和GOS复合膜进行了分析表征,结果表明,氧化石墨烯和纳米粒子均匀负载在聚酰胺纳滤膜表面。研究了复合膜的性能,并推测了复合膜的净水机理。其中GOT复合膜在0.75 MPa下水通量可达50 L·m^(-2)·h^(-1),相较于原始基膜提高了25%,显示出了最佳的水通量性能,并且在保持较高通量的同时,对盐溶液和重金属离子的截留率仍能维持在90%左右。真空抽滤-压力喷涂的方法为氧化石墨烯复合膜的制备提供一种新的工艺思路,为废水处理提供了一种更高净化效率的复合膜。

羧基功能化石墨烯及其壳聚糖复合膜的制备与性能

采用Hummers法制备氧化石墨,化学分散法制备羧基功能化石墨烯。采用FT-IR、XRD对产物进行表征;用静电自组装法将其与壳聚糖(CS)复合制备复合膜,对复合膜的荧光性能及其修饰玻碳电极对葡萄糖的电催化氧化还原性能进行了研究。结果表明:制备的功能化石墨烯含有羧基;壳聚糖-石墨烯复合膜具有光致发光性能;复合膜修饰玻碳电极对葡萄糖具有良好的电催化氧化还原性能。

纳米铜/石墨烯-壳聚糖复合膜修饰电极及其对葡萄糖的直接测定

以石墨烯-壳聚糖复合膜修饰玻碳电极,并在此复合膜上电沉积纳米铜,用于葡萄糖的无酶检测。以扫描电镜、傅立叶红外光谱及电化学交流阻抗谱对该复合膜微观形态进行表征,以循环伏安法、计时电流法对该电极的电化学行为进行研究。实验结果表明,在0.1 mol/L Na OH溶液中修饰电极对葡萄糖具有良好的催化氧化作用,该电极对葡萄糖的检测线性范围为5.6×10-5~1.2×10-3mol/L,检出限(S/N=3)为2.3×10-5mol/L。该修饰电极对样品的检测具有良好的稳定性、重现性。

羧甲基半纤维素/壳聚糖/氧化石墨烯复合膜的制备及性能研究

以毛竹半纤维素为原料,对其进行羧甲基化改性制备羧甲基半纤维素(CMH);再将CMH与壳聚糖(CS)、氧化石墨烯(GO)共混制备具有良好力学及阻氧性能的半纤维素/壳聚糖/氧化石墨烯复合膜;采用FT-IR、XRD、SEM、TGA、力学强度和阻氧测试对复合膜材料进行分析,并探讨了不同GO添加量对复合膜结构及性能的影响。结果表明:CMH、CS、GO之间主要通过离子键和氢键作用,GO在CMH/CS基质中分散均匀,使得膜表面平整致密,断面具有层状结构。GO在整个复合体系中起增强作用,GO的添加使复合膜的力学性能和热稳定性明显提高,同时还改善了复合膜的氧气阻隔能力。当GO添加量为0.5%时,复合膜力学性能最佳,拉伸应力为73.63MPa、应变为20.24%、杨氏模量为2.28 GPa,断裂能为1 293.24 N/m;同时,其阻氧性能也最佳,气体透过系数为3.793 cm^3·cm/(m^2·s·Pa);此时膜材料的初始分解温度为242.4℃,最大热失重速率温度为274.5℃。

聚乙烯醇/壳聚糖/壳聚糖-g-氧化石墨烯复合膜的制备

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)和壳聚糖-g-氧化石墨烯(CS-g-GO)为原材料,考察不同共混比下制备的PVA/CS/CS-g-GO纳米纤维膜的各项性能。首先使用扫描电镜检测薄膜的形貌,通过接触角测试检测薄膜亲水性的变化,然后采用单因素实验的方法考察不同条件对薄膜的孔隙率、水蒸气透过率、PM_(2.5)过滤效率的影响。结果表明,当W _(CS-g-GO)∶W_( CS)=100∶1556,接枝率为76.04%时薄膜的各项性能较为优异,对PM_(2.5)的过滤效率达到最大值,为96.3%,与不含接枝物的相比,提高了5.2%。通过GO对CS的接枝改性有效的优化了薄膜的过滤效率。

石墨烯膜层对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料力学性能的影响

通过实验研究石墨烯膜层对树脂基复合材料(Gf/Epoxy)力学性能和损伤模式的影响,实验对象为复材试板及其对比试板,复材试板经过2次固化,将石墨烯膜层嵌于试板内部;对比试板采用相同制造方法,不加膜层。实验结果表明,对比试板主要损伤模式是形成损伤区域、分层、断裂和萌生裂纹,含膜层试板易出现膜层侧和复材间的层间分层;石墨烯膜层能提高Gf/Epoxy复合材料的力学性能,含膜层试板较于对比试板短梁剪切强度提高约15%、拉伸强度提高约22%、三点弯曲强度提高约19%。

氮掺杂水热碳/石墨烯复合膜的制备及其性能研究

以废弃柚子皮瓤和氧化石墨烯(GO)为碳源,氨水为掺杂剂,采用水热与真空抽滤相结合的方法,制备氮掺杂石墨烯(N-G)、氮掺杂水热碳膜(N-HC)和氮掺杂水热碳/石墨烯复合膜[N-HC/G-X,X=1、2、4、5,X代表柚子皮瓤(g)与GO(mg)的质量比],利用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱和红外光谱表征碳材料的物理化学性质,并进行了吸附Zn(Ⅱ)和截留Cr(Ⅵ)的实验。结果表明:N-G、N-HC和N-HC/G-X均为典型片层结构,N-HC是获得薄膜的必要成分,N-HC/G-1和N-HC/G-2的成膜效果优于N-HC/G-4和N-HC/G-5,N-HC/G-1的膜厚度大约为65μm, C、N和O的质量分数分别为65.63%、15.06%和19.31%。N-G、N-HC和N-HC/G-X都是无定形碳材料,N-HC的d002片层间距最大,随着N-HC/G-X中N-G质量的逐渐增多,N-HC/G-X的片层间距逐渐减小,表面缺陷和混乱程度有所增大,且N-HC/G-X表面存在大量的含氧和含氮官能团,可以提供更多活性吸附位点,有利于提升对重金属的吸附效果。N-HC/G-1和N-HC/G-2对Zn(Ⅱ)的吸附效果优于N-HC,N-HC/G-2对Zn(Ⅱ)的吸附率可达79.13%,而N-HC/G-4和N-HC/G-5对Zn(Ⅱ)的吸附效果较N-HC差。N-HC和N-HC/G-X对Cr(Ⅵ)的截留率随复合材料中N-G质量的增多而逐渐增大,水通量则逐渐减小,N-HC/G-5对Cr(Ⅵ)的截留率高达86.45%,水通量为18.20L/(m^(2)·h)。

壳聚糖/胺基化氧化石墨烯复合膜对Cu2+吸附行为的研究

为增强壳聚糖(CS)膜吸附重金属离子的能力,以CS为基体,利用乙二胺(EDA)对氧化石墨烯(GO)进行胺基化改性,将改性后的GO(n-GO)引入CS制备得到壳聚糖/胺基化氧化石墨烯(CS/n-GO)复合膜。探究吸附时间、吸附剂质量、溶液p H、初始质量浓度等条件下复合膜对铜离子(Cu^2+)吸附性能的影响。结果表明,GO表面成功接枝上了氨基,最佳的胺基化摩尔比为n(GO)∶n(EDA)=1∶8。在吸附时间为12 h、溶液p H=4、吸附剂质量为70 mg、初始质量浓度为50 mg/L时,CS/nGO复合膜对Cu2+吸附效果最好,吸附率最高可达92.8%。CS/n-GO复合膜对Cu2+的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附模型。经过5次吸-脱附实验后,复合膜仍可重复使用。

十二烷基苯磺酸钠敏化的壳聚糖—氮掺杂石墨烯复合膜修饰玻碳电极同时测定多巴胺和对乙酰氨基酚

在壳聚糖-氮掺杂石墨烯-十二烷基苯磺酸钠复合膜电极上实现了多巴胺(DA)和对乙酰氨基酚(PT)的同时测定.用循环伏安法(CV)和差分脉冲法(DPV)研究了DA和PT在该修饰电极的电化学行为.结果表明,在pH=5.0的磷酸缓冲溶液(PBS)中,修饰电极对于DA和PT的电化学氧化具有良好的催化性能.DA的氧化峰电流在2～10、10～90μmol/L浓度范围内呈良好的分段线性关系,检出限为0.178μmol/L,PT的氧化峰电流在4～150μmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限为1.06μmol/L.实验结果表明,十二烷基苯磺酸钠能显著提高检测的灵敏度,选择性和重现性.

壳聚糖/PVA/石墨烯改性纳米TiO_(2)复合膜的制备及性能

以石墨烯改性纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))为抗菌助剂,通过流延成型法制备了壳聚糖(CS)/聚乙烯醇(PVA)/石墨烯改性纳米TiO_(2)复合膜。利用热重分析仪(TG)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对吸附复合膜的结构进行表征。结果表明,PVA与壳聚糖的共混液可以制备结构致密的复合基膜。改性纳米TiO_(2)可均匀分散于CS/PVA膜中,并提升了复合薄膜的耐热特性及力学性能。当改性TiO_(2)添加量为6%时,复合膜的吸水率最小(94%)且拉伸强度最高(37.2 MPa),其拉伸强度较CS/PVA膜提高了33.3%。此外,适量的纳米TiO_(2)还可以提高复合膜的抗菌特性,并在8%添加量时将其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性分别提高至79%及82%。

石墨烯／苯丙乳液复合导电膜的制备

以新型碳材料石墨烯为导电填料,水性苯丙乳液为基体,通过简单共混的方式制备出一种全新复合型导电膜。对自制的原材料和复合导电膜进行了形态结构的表征,并对复合导电膜的导电性能和机理进行了初步探讨。实验结果表明:石墨烯质量分数为5%时,能够均匀分散,复合导电膜的表面电阻率达到0.29Ω.cm;增加石墨烯用量,会产生团聚,表面电阻率略有升高;复合导电膜中添加少量纳米银颗粒,导电性提高2个数量级。