基于聚氨酯膜的还原氧化石墨烯/羧甲基纤维素柔性温度传感器的制备及性能研究

具有高温度灵敏度和可靠重复性的柔性温度传感器在新兴的电子皮肤领域具有至关重要的作用。将羧甲基纤维素(CMC)溶解在氧化石墨烯溶液(GO)中,在化学还原后使用聚氨酯膜(PU)封装合成了具有机械柔性的温度传感器件。该传感器具有优异的温度灵敏系数(1.54%/K)、快速的响应时间(9.2 s)以及可靠的监测重复性。值得注意的是,CMC的引入增加了还原氧化石墨烯(rGO)片层间的导电势垒,这有效地提高了复合材料的温度灵敏系数。同时,PU膜的封装阻碍了氧气和水分子的干扰,极大增强了传感器的使用寿命和稳定性。此外,该柔性温度传感器在连续温度监测和呼吸频率测量等实际应用中表现出卓越的检测精度和稳定性,展现了其在电子皮肤领域中如医疗监测、智能机器人平台和环境探测等应用场景的广泛适用性。

纤维素基磁性聚偕胺肟树脂的研究——溴在树脂上的氧化还原反应

用羟胺作模拟物与溴反应，测定了吸溴前后的酸式纤维素基磁性聚偕胺肟树脂的红外光谱，结合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ及Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程的分析和吸溴前后树脂重量变化的测定，证明纤维素基磁性聚偕胺肟树脂吸溴后随即发生氧化还原反应，偕胺肟基被氧化为羧基，溴则被还原为溴离子，在溴浓度较高时，纤维素葡萄糖单元上的羟基被溴代或被氧化成羧酸，若葡萄糖苷键氧化断裂，将导致大分子降解。

纤维二糖氧化还原酶降解木质纤维素研究进展

本文综述了纤维二糖氧化还原酶降解木质纤维素的最新进展。黄孢原毛平革菌生长在纤维素上时生成两种胞外纤维二糖氧化还原酶即纤维二糖脱氢酶和纤维二糖醌氧化还原酶，它们可以氧化纤维二糖及纤维素糊精，有多种电子受体．纤维二糖脱氢酶还可以氧化纤维素，酶分子中均含有纤维素吸附位点。纤维二糖存在时这两种酶能还原醌和苯氧基。因此推测这些酶在木质纤维素降解中起调节作用。在其它一些真菌中亦发现此类酶的存在。

热塑性纤维素与PVA混溶性的分子动力学模拟

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着改性程度增加,ORC与PVA会产生更强烈的相互作用,这促进了组分间的混溶.当ORC的改性程度达到40%后,ORC与PVA的溶解度参数差值为2.02(J/cm^(3))^(1/2),达到混溶条件.根据Flory-Huggins理论确定了醇解度为88%和99%的PVA与ORC的混溶性,结果表明PVA(88%)与ORC的混溶性更好.对共混体系中形成氢键原子的径向分布函数分析发现,醋酸乙烯酯重复单元上的羰基更倾向与ORC形成分子链间氢键,而乙烯醇重复单元上的羟基更倾向形成分子链内氢键,这促使PVA(88%)/ORC共混体系中形成更多的分子链间氢键,从而混溶性更好.研究结果可为ORC/PVA复合材料的制备提供理论指导.

纤维素基磁性聚偕胺肟树脂的研究 Ⅴ.铜副族离子在树脂上的吸附与氧化还原反应

研究了Cu2 +、Ag+和AuCl-4 在碱式纤维素基磁性聚偕胺肟树脂(BMAO)上的吸附行为。实验结果表明 ,吸附速度受粒内扩散所控制。测得吸附起始速度的顺序是Ag+>AuCl-4 >Cu2 +,认为与水合离子尺寸有关。根据扫描电镜观察和吸附动力学研究结果 ,提出并讨论了吸附

还原氧化石墨烯/纤维素复合薄膜的制备及性能

利用还原氧化石墨烯(RGO)改善离子液体溶剂纤维素(CE)的综合性能,将氧化石墨烯(GO)分散在去离子水中,通过热还原法得到RGO,RGO与离子液体(IL)混合后采用减压蒸馏法去除水分,得到均匀分散的RGO/IL溶液,以RGO/IL溶液为纤维素溶剂,利用RGO改善CE薄膜的各项性能,用扫描电子显微镜和XRD表征了材料的形貌和结构。结果表明,RGO质量分数为1%时,RGO/CE复合薄膜的拉伸强度和模量分别为122MPa和6.77GPa,较纯CE薄膜分别提高了188%和320%。RGO/CE复合薄膜的电导率为4.7×10^(–6)S/m,较纯CE薄膜(2.5×10^(–14) S/m)提高了9个数量级,由于RGO与CE分子链间新的氢键的形成以及RGO优异的二维结构,RGO可以显著提高复合薄膜的热稳定性、力学性能和导电能力。

氧化还原敏感型基因元件增强酵母木质纤维素水解液抑制物胁迫耐受性

纤维素乙醇作为一种清洁可再生的绿色能源,具有良好的应用前景。然而酿酒酵母利用木质纤维素原料生产乙醇的发酵过程易受多种抑制物胁迫的影响,因此提高其胁迫耐受性具有重要意义。本研究在细胞内设计了一种氧化还原敏感型基因元件,通过生物传感器Yap1感应胞内氧化还原状态,以调控抗胁迫基因智能表达。首先,分析了Yap1调控的天然内源启动子P_(TRR1)、P_(TRX2)和P_(MET16)对木质纤维素水解液中典型抑制物的响应强度。其次,根据不同胁迫种类组合相应启动子与抗胁迫的效益基因,构建氧化还原敏感型基因元件提高了酿酒酵母的胁迫耐受性。最后,将表现较好的基因元件GP-CTT和GP-ADH串联整合到一起构建了双基因元件系统,在5-HMF和H_(2)O_(2)双重胁迫下细胞的死亡率与野生型相比下降了69.6%。相较于单基因元件GP-CTT,双基因元件整合菌株的比生长速率、葡萄糖消耗速率和乙醇生产速率分别提高了64.2%、60.1%和58.9%,重组菌株过氧化氢酶的酶活力提高了40.2%。本研究通过理性设计氧化还原敏感型基因元件的遗传回路,强化胞内关键抗氧化酶和醛降解途径,系统地提高了酿酒酵母的胁迫耐受性,为动态地提高酵母鲁棒性提供了新的见解。

氧化还原电位调控对Spathaspora passalidarum发酵纤维素水解液的影响

微生物对木质纤维素水解液中混合糖的利用能力以及微生物对木质纤维素水解液中发酵抑制物的耐受能力一直是木质纤维素利用的关键问题。Spathaspora passalidarum作为非常规酵母,具有天然共发酵木糖和葡萄糖的能力。采用2种通气策略进行混合糖以及含有抑制物的混合糖的发酵,以进一步提高该菌株发酵纤维素水解液的利用能力。以50 g/L混合糖[m(葡萄糖)∶m(木糖)=1∶1],在无水解抑制物添加时,发酵36 h结束,糖醇转化率为0.46 g/g;添加木质纤维素水解抑制物后,96 h发酵依然不能结束,糖醇转化率仅为0.09 g/g,木糖几乎不能被利用。采取氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)调控策略,在最优ORP设定值为-110 mV时,48 h发酵结束,糖醇转化率为0.47 g/g;恒定通气也可以促进添加水解抑制物混合糖的发酵过程,但效果比ORP调控策略差。将添加抑制物的混合糖培养基调节pH为3,灭菌,可以避免美拉德反应对发酵造成的不利影响,之后调节发酵培养基pH为5,发酵过程控制ORP为-110 mV,发酵时间仅需24 h,糖醇转化率保持在0.47 g/g。研究结果为不脱毒木质纤维素水解液的高效利用奠定了基础。

废弃纤维素还原重铬酸盐的影响因素

用紫外 -可见分光光度计 ,通过测定反应过程中重铬酸盐转化率的方法 ,对废弃纤维素还原重铬酸盐制备铬鞣液的影响因素进行了研究。结果表明 :纤维素含量高 ,反应快 ;纤维素的结晶度高 ,反应慢。酸的用量增加、液比降低 ,反应速率升高。纤维素和葡萄糖分别还原重铬酸盐的反应速率 ,随着温度的升高而升高 。

负载型还原性球形纤维素吸附剂的制备及表征

以自制球形纤维素珠体-AN-AM接枝共聚物MSCB为载体,通过液相还原法负载零价铁和纳米氢氧化镁,制备出负载型还原性球形纤维素吸附剂MS-ZIM,考察了零价铁及氧化镁质量的影响。结果表明,当MSCB用量为2.0 g,m(MSCB):m(Fe)=1:1,m(MS-ZI):m(MgO)=5:1时,制得的吸附剂含水率为88.3%,粒径主要分布在1.2~1.6 mm的范围内,比表面积为358.2 m^2/g。利用ESEM、EDS、ICP、FT-IR进行表征,证实MSCB表面成功负载了零价铁和纳米氢氧化镁,Fe元素含量为21.4%,Mg元素含量为2.98%。

纤维素酶法提取金银花中绿原酸工艺优化及其抗氧化活性

利用纤维素酶法提取金银花中绿原酸并优化提取工艺;以维生素C为阳性对照,利用铁离子还原法和羟自由基清除试验确定所得金银花绿原酸提取液的体外抗氧化活性。结果表明,各因素对金银花绿原酸提取率的影响顺序为纤维素酶添加量>提取温度>提取时间>pH值,在纤维素酶添加量0.4%、提取温度50℃、提取时间50 min、pH4.5的条件下,金银花绿原酸提取率最高,达到40.10 mg/g。所得绿原酸提取液有较好的体外抗氧化活性,铁离子还原能力高于维生素C,0.5 mg/mL的绿原酸提取液对羟自由基清除率达44.51%,高于相同浓度维生素C的羟自由基清除率(28.48%)。

纤维素纳米纤维基层层自组装透明柔性导电膜及其电致变色柔性超级电容器

以纤维素纳米纤维(CNFs)膜为基材,通过层层自组装法设计并制备了CNFs/[Cu2+-GO]5/[PANIPEDOT∶PSS]10复合膜(CGPP膜),经过除铜,将氧化石墨烯(GO)还原为还原氧化石墨烯(RGO),得到CNFs/RGO5/[PANI-PEDOT∶PSS]10复合导电膜(CRGPP-10膜),并以H2SO4-PVA凝胶为电解质,双片CRGPP-10膜为电极,组装了双电极体系的柔性超级电容器S-RGPP.对CGPP膜和CRGPP-10膜进行紫外-可见光谱、结晶特性和形态表征,并对S-RGPP的循环伏安(CV)曲线、恒电流充放电性能(GCD)及电化学阻抗谱(EIS)等电化学性能进行分析.结果表明,通过层层自组装法制备的CRGPP-10膜具有均匀和透明度可控的优点.柔性超级电容器S-RGPP的内阻较小,同时具有双电层(EDL)电容和赝电容性能,表现出良好的柔性和一定的电致变色性.RGO的加入使S-RGPP的循环稳定性得到改善.

基于基因组解析不同香菇菌株木质纤维素降解酶体系的差异

通过比较香菇(Lentinula edodes)野生菌株L3,NCBI已公布的菌株135A、135B、B17、NBRC 111202、W1-26,木腐菌金针菇(Flammulina velutipes)、糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus),以及草腐菌双孢蘑菇(Agaricus bisporus)、灰盖鬼伞(Coprinopsis cinerea)、草菇(Volvariella volvacea)的基因组。结果表明:香菇不同菌株间基因组存在较大差异,大小为36.69~46.11 Mb,基因数量为11192~14889;香菇菌株135A、135B、B17、L3、NBRC 111202和W1-26基因组注释的碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)基因数量分别为520、520、483、475、524和537,其中L3最少,为475;纤维素酶在香菇不同菌株中基因数量为19~22,低于灰盖鬼伞和草菇,高于双孢蘑菇;不同香菇菌株的氧化还原酶基因数量为41~55,L3最少,为41,NBRC111202最多,为55,135A和135B最为接近。在基因水平上,木腐菌与草腐菌的木质纤维素降解酶体系没有完全的界限,它们之间存在一定的共性,因此木腐菌草腐化栽培存在可能性。

羟丙基甲基纤维素的接枝共聚及其在复合材料中的应用研究

在水溶液中以KMnO4/草酸 /硫酸 (氧化 -还原引发体系 )引发甲基丙烯酸甲酯在羟丙基甲基纤维素上的乳液接枝共聚。研究了引发剂组成、反应温度、反应介质的H+ 浓度等对接枝率的影响。结果表明 :反应温度和引发剂组成对接枝率有显著影响。接枝纤维素经IR和DTA表征。用接枝纤维素填充聚氯烯 (PVC)所得PVC复合材料的拉伸强度提高了 2 0 %。

纳米纤维素复合纸基超级电容器的制备与性能

以制备的纳米纤维素(NFC)、还原氧化石墨烯(RGO)及聚苯胺(PANI)为原料,按照一定的质量比进行混合超声分散,经真空抽滤得到NFC/RGO(NR)和NFC/RGO/PANI(NRP)复合纸基电极材料.探讨了NFC的羧基含量与复合纸基电极的电学性能和机械性能的关系,以获得性能更优的复合纸基电极.最后以聚乙烯醇/硫酸(PVA/H_2SO_4)为电解质,制备了NFC/RGO和NFC/RGO/PANI复合纸基超级电容器(NRS和NRPS).结果表明:通过改变NFC、RGO及PANI的质量比,NFC可以有效阻止RGO和PANI的团聚,同时其亲水特性可以有效提高电解质离子的扩散速率;NFC羧基含量增加可以提高复合材料间的结合,从而提升复合纸基电极材料的电学性能和机械性能;当NFC、RGO和PANI的质量比为5∶3∶3时,在0.5A/g电流密度下,NRPS纸基超级电容器的比电容为305F/g,经过1000次循环后其比电容仍可保留起始的98.3%,表现出良好的电化学循环稳定性.

ORP对酿酒酵母在木质纤维素水解液抑制物中发酵的影响

木质纤维素水解液中的毒性副产物对酿酒细胞具有抑制作用,采用氧化还原电位(oxidoreduction potential,ORP)调控,能够提高细胞对抑制物的耐受性。考察了代表性抑制物乙酸、糠醛及苯酚对酵母细胞生长和代谢的影响,并通过添加氧化剂赤血盐(K3[Fe(CN)6])和还原剂二硫苏糖醇(DTT)调节发酵液ORP初始值在(305±5)m V、(157±8)m V及(-150±5)m V,研究不同ORP条件下细胞对抑制物的耐受性影响。结果表明,氧化态能提高生物量并缩短发酵时间。除苯酚外,氧化态也利于提高乙醇的收率。对细胞保护剂甘油合成的方面,氧化态和还原态都会促进甘油合成。在水解液脱毒方面,氧化态表现比还原态要好,因为氧化态促进生物量积累,有利于通过细胞自身代谢脱毒。

ORP调控对马克斯克鲁维酵母发酵纤维素水解液的影响

采用通气的方式进行氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)调控,研究在添加抑制物条件下Kluyveromyces marxianus 1727-5利用葡萄糖、木糖以及两者混合体系的发酵性能,在此基础上考察了ORP调控策略对玉米秸秆水解液发酵的影响。研究结果表明:在调控ORP策略下,多种混合抑制物对酵母生长代谢造成的损害得以有效改善,细胞活性高,木糖、葡萄糖代谢速率加快。葡萄糖与木糖共发酵时,ORP调控至-150 mV时,葡萄糖发酵时间缩短近30%,木糖醇浓度由3 g·L^(-1)增加到10 g·L^(-1)。ORP调控策略也同样能有效缓解玉米秸秆水解液中较高浓度的多种抑制物对酵母细胞的胁迫,ORP为-100 mV时,相比于对照组,在保持终点乙醇不变的情况下,葡萄糖的发酵时间缩短了22%;木糖消耗由4.88 g·L^(-1)增至10.27 g·L^(-1),木糖醇得率也由0.20 g·g^(-1)提高至0.48 g·g^(-1)。

纳米纤维素复合气凝胶超级电容器的制备与性能

以纳米纤维素(NFC)、还原氧化石墨烯(RGO)及聚苯胺(PANI)为原料,利用冷冻干燥技术制备出多孔性纳米纤维素NFC复合气凝胶电极材料。通过调控NFC的羧基含量及冷冻温度,可对复合气凝胶的孔径分布及比表面积进行优化从而提高其导电性能,最后以聚乙烯醇/硫酸(PVA/H2SO4)为电解质,制备了NFC复合气凝胶超级电容器。结果表明:随着羧基含量的增加,NFC纤维间的氢键作用逐步增强使得形成交联网络更为紧密,制备的复合气凝胶孔隙尺寸变小且比表面积增大,其导电性能和电化学性能得到进一步的提升;冷冻温度直接影响形成的冰晶的尺寸大小和数量,低温冷冻制备的气凝胶孔隙数量较多且比表面积较大,形成的三维导电网络更为完整,具有良好的导电性能和电化学性能。当NFC的羧基含量为1.69 mmol/g及冷冻温度为-40℃时,复合气凝胶的比表面积为155.8 m2/g,组装的超级电容器在电流密度为0.5 A/g下其比电容为402 F/g。

生物质高压水热法还原氧化铁的研究

以纤维素、淀粉为还原剂,在特制高压反应釜内反应4h,探讨原料配比、还原温度及固液比对还原Fe_2O_3的影响,并借助XRD及SEM等分析了不同还原条件下还原产物的微观形貌及物相组成。结果表明,在Fe_2O_3粉末、氢氧化钠、淀粉用量分别为50%、25%、25%,温度310℃、固液比3∶20、搅拌速度420r/min的条件下,最高还原率为97%。

纳米纤维素基吸油气凝胶的制备及性能

以竹粉为原料制备纳米纤维素基体材料,以聚乙烯醇(PVA)为增强相,在酸性环境下采用冷冻干燥法制得PVA/CNFs(纳米纤维素)复合气凝胶;采用三甲基氯硅烷(TMCS)对其进行疏水改性处理,随后将其浸渍到还原氧化石墨烯(r GO)悬浮液中,最终制得疏水型r GO/PVA/CNFs复合气凝胶;通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、接触角(CA)和吸油性能测试,对所制气凝胶的微观形貌、化学结构、疏水性能及吸油性能进行表征。结果表明:制得的复合气凝胶密度为6.78 mg/cm3,具有均匀的三维网状多孔结构,且孔洞结构表面均被石墨烯片层覆盖;经过TMCS疏水处理后,在气凝胶表面形成疏水层结构。FT-IR和Raman分析表明,TMCS疏水改性处理并未改变PVA/CNFs复合气凝胶的化学结构。经疏水处理后气凝胶与水的接触角为138°左右,吸油倍率为78 g/g左右,且吸附过程迅速,饱油后也能悬浮于溶液表面,便于回收再利用。