柔性MXene/壳聚糖/氧化细菌纤维素气凝胶传感器的制备及性能研究

以氧化细菌纤维素、壳聚糖和MXene为基底材料,通过静电相互作用和京尼平化学交联制备高灵敏、稳定的导电气凝胶。利用SEM观察了气凝胶的微观结构,并通过FT-IR、XPS、XRD等手段表征了气凝胶的化学组成及晶型。最后评价了复合气凝胶的压敏性能和人体传感应用。结果表明气凝胶具有较低的质量,其密度仅为1.202 g/cm^(3);其能在500 ms内实现对外力/自身形变的响应;在一定外力范围内,其电阻值在8 000~2 000Ω区间内变化;气凝胶对人体运动进行响应的同时还能区别出不同的运动状态。

铜基壳聚糖气凝胶的制备及对铀的吸附性能

含铀废水对生态环境及人类生命安全具有严重的威胁,因此对含铀废水的处理极为迫切.通过溶胶凝胶法得到了一类新型的铜基壳聚糖气凝胶(Cu-CSAs),采用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)、热重(TG)对材料结构进行了表征,探讨了对水中六价铀U(VI)的吸附性能.考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间、U(VI)的初始浓度、共存离子、离子强度对吸附的影响,并采用模拟含铀废水探讨了其实用性.结果表明:当溶液pH为5,U(VI)的初始浓度为10 mg/L,Cu-CSA-1最适用量为0.1 g/L时,其平衡时间为30 min,该吸附过程符合准二阶动力学模型.298 K时,其最大吸附量高达548.9 mg/g.此外,Cu-CSA-1对U(VI)有较好的选择性,在模拟含铀废水中去除率达65%左右,表明Cu-CSA-1在含U(VI)废水的修复中具有潜在的应用价值.

壳聚糖-SiO_(2)气凝胶/纤维素/聚丙烯复合水刺材料的制备及其吸附染料性能

为制备用于有机染料废水处理的生物质材料,以纤维素纤维/聚丙烯(CF/PP)为基材,经氧化后与以壳聚糖(CS)和硅酸四乙酯(TEOS)为原料制备的CS-SiO_(2)混合溶液进行反应,再通过冷冻干燥得到CS-SiO_(2)气凝胶/氧化纤维素(OCF)/PP复合水刺非织造材料。对复合材料的形貌、结构和其对有机染料吸附性能进行测试与表征,结果表明:相较于CF/PP水刺非织造材料,CS-SiO_(2)气凝胶/OCF/PP复合水刺非织造材料表面出现明显的微孔结构,在OCF/PP水刺非织造材料表面出现了归属于CS和SiO_(2)的红外特征峰;当TEOS体积分数为25%时,制得的样品在30℃、pH值为7的条件下对亚甲基蓝(MB)的吸附效率可达99.63%,经5次重复使用后,其对MB的吸附效率仍保持在80.59%左右;相比于CF/PP水刺非织造材料,CS-SiO_(2)气凝胶/OCF/PP复合水刺非织造材料的拉伸强度和断裂伸长率略有下降。

二茂铁改性壳聚糖气凝胶的制备及对甲基蓝染料的吸附降解性能

以壳聚糖、二茂铁、聚乙烯亚胺为原料,制备了二茂铁改性壳聚糖气凝胶(PFcCS气凝胶)。通过FT-IR和SEM对其进行表征,并研究了其对甲基蓝(Methyl Blue,BS)染料的吸附降解性能。结果表明:在50℃、pH=6、c(BS)=300 mg/L的条件下,气凝胶对甲基蓝的吸附量可达263.2 mg/g;吸附以单层吸附为主,符合伪二级动力学方程,最大吸附量为1010.1 mg/g;吸附剂5次脱附循环使用后对甲基蓝的去除率仍为初始去除率的90%。另外,在pH=4、吸附时间60 min的条件下,甲基蓝的降解率达到90%,表明在双氧水的存在下,PFcCS气凝胶能够高效降解有机污染物。

壳聚糖/氧化石墨烯气凝胶吸附废水中染料的研究进展

壳聚糖/氧化石墨烯(CS/GO)气凝胶具有吸附能力强、比表面积大、官能团丰富、机械稳定性好的特点,近年来在染料废水处理领域得到了广泛的研究和应用。介绍了CS/GO气凝胶的制备方法,包括水热法、交联法、模板法、接枝法,探究了CS/GO气凝胶吸附染料的机理,阐述了CS/GO气凝胶的循环利用性能,指出了该材料在吸附性能优化方面所面临的挑战,并对其在染料吸附领域未来的发展前景作出展望。

聚乙烯亚胺功能化的生物炭气凝胶对铀的吸附性能研究

研究了以莲蓬粉末、壳聚糖与聚乙烯亚胺为原料,合成一种聚乙烯亚胺功能化的莲蓬生物炭气凝胶(LSBC-CTS/PEI)并用于吸附废水中的U(Ⅵ)。结果表明:LSBC-CTS/PEI呈现松散的交联网状结构,且含有非常丰富的胺基官能团,可为U(Ⅵ)的配合提供更多吸附位点;LSBC-CTS/PEI对U(Ⅵ)的选择性吸附受pH影响较大,吸附主要以单层化学吸附为主,属于自发的吸热过程,更适合用准二级动力学和Langmuir等温吸附模型描述;LSBC-CTS/PEI对铀的选择性达84.91%,最大吸附量为533.89 mg/g。该吸附材料对铀的吸附量较高、选择性较好,且固液分离方便,具有一定推广应用价值。

壳聚糖复合材料用于铀吸附的应用和研究进展

对近几年国内外关于壳聚糖基复合材料用于从海水或者低浓度含铀中提取铀的研究工作进行了总结,包括复合膜、气凝胶以及其他形态的壳聚糖改性复合材料等;展望了壳聚糖应用于铀吸附的研究前景,以期为从溶液中吸附铀的研究发展提供理论和数据支撑。

轻质可压缩壳聚糖/石墨烯复合气凝胶的制备与性能

以石墨烯气凝胶(GA)为骨架,向其浇注壳聚糖(CS)醋酸溶液制备出多重网络结构的壳聚糖/石墨烯复合气凝胶(CGA),并探究了气凝胶的微观结构与性能的关系。采用扫描电镜、红外光谱、比表面积分析、热常数分析以及压缩性能测试等方法详细表征了材料的结构和性能。研究发现,杂化气凝胶丰富发达的孔洞结构赋予了材料轻质低密度的特性;多重网络结构的构筑,使材料具有良好的回弹性;CS与GA在界面上交联,使杂化气凝胶的压缩强度由10.02 kPa提高到99.83 kPa,弹性模量由19.75 kPa增加至244.66 kPa。这种有机-无机多重网络结构的设计,提高了GA的可压缩性,解决了GA压缩易破碎的问题。

壳聚糖/纤维素气凝胶球的制备及其甲醛吸附性能

采用液滴悬浮凝胶法分别制备纤维素气凝胶球(CAB)和壳聚糖/纤维素气凝胶球(CCAB),再经酸处理过程分别制得酸处理的CAB(CAB-A)和酸处理的CCAB(CCAB-A),并通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)和比表面积孔隙测定仪等检测手段对复合气凝胶球的形貌、化学态、表面元素分布以及孔隙结构进行了分析。同时,通过气态甲醛吸附试验对样品的甲醛吸附性能进行测定。结果表明:该法制备的壳聚糖/纤维素复合气凝胶具有均匀的球形形态,CAB、CAB-A、CCAB和CCAB-A的平均粒径分别为(2.67±0.01)、(2.47±0.02)、(2.79±0.05)和(3.34±0.05)mm。壳聚糖引入到纤维素基体中没有发生化学变化,并且通过酸处理使壳聚糖分子在纤维素凝胶网络中进行了重新分布和组装,形成更为密集的气凝胶网状结构,产生了更为丰富的孔隙结构,CCAB-A的比表面积和介孔体积分别为1 350.7 m2/g和4.511 cm3/g。气态甲醛吸附测试结果表明:CCAB-A复合气凝胶球吸附1 h的吸附量高达1.99 mmol/g,远远大于相同用量的椰壳活性炭材料的甲醛吸附量0.39 mmol/g,并且与甲醛分子之间形成了稳定的甲亚胺和席夫碱的化学结合。

纳米纤维素/壳聚糖气凝胶对六价铬的吸附性能

气凝胶具有低密度、高比表面积、高孔隙率等特性,在水污染处理领域具有广阔的应用前景。以天然绿色高分子材料纤维素纳米晶(CNC)和壳聚糖(CS)为原料,通过冷冻干燥法和固相交联技术制备了具有良好水溶液稳定性的CNC/CS气凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)对气凝胶表观形貌进行了表征,采用分光光度法考察了气凝胶对水中六价铬离子(Cr(Ⅵ))的吸附性能,并对吸附结果进行了拟一级和拟二级动力学拟合。结果表明,CNC含量为50%时气凝胶的水稳定性最好,在去离子水中48h震荡后的质量残留率达到93.8%。气凝胶具有丰富的蜂窝状孔结构,对Cr(Ⅵ)的吸附容量最高可达67.377mg/g。气凝胶对Cr(Ⅵ)具有较快的吸附速率,当Cr(Ⅵ)溶液浓度低于60mg/L时能够在24h内达到吸附平衡。吸附动力学拟合结果表明CNC(50%)/CS气凝胶对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合拟二级吸附动力学模型,说明吸附过程以化学吸附为主。

SiO_2气凝胶/壳聚糖复合药物载体材料的制备和表征

采用常压干燥法制备了SiO2气凝胶,所得气凝胶为介孔结构,比表面积618.8m2/g,孔径分布5～20nm。以SiO2气凝胶为原料,通过静电吸附法制备了SiO2气凝胶/壳聚糖复合药物载体材料,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)等对复合材料的结构形貌进行了分析,研究了复合材料对硫酸庆大霉素药物的担载和释放性能。结果表明,所得SiO2气凝胶/壳聚糖复合材料为多孔网络结构,其中,由450℃处理的SiO2气凝胶制得的气凝胶/壳聚糖复合材料对硫酸庆大霉素具有较好的药物担载和缓释性能。

壳聚糖基杂化气凝胶对活性染料的吸附性能

为有效去除印染废水中的活性染料,以壳聚糖高分子为骨架材料,甲壳素微晶作为偶联剂,多巴胺作为交联剂,原位生成的纳米二氧化钛为掺杂剂,通过溶液共混和冷冻干燥技术制备了壳聚糖/微晶/聚多巴胺/二氧化钛(CS/WSK/PDA/TiO2)杂化气凝胶,并用于吸附活性红紫X-2R、活性红KE-3B和活性黄M-3BE。借助全反射红外光谱仪与扫描电子显微镜对所制备的壳聚糖基杂化气凝胶的结构进行表征,并对影响其吸附染料性能的条件进行探讨。结果表明:CS/WSK/PDA/TiO2杂化气凝胶具有片层状,多孔结构,其中纳米二氧化钛负载于壳聚糖基杂化气凝胶的聚合物网络框架上;在30℃和中性条件下,CS/WSK/PDA/TiO2杂化气凝胶对活性红紫X-2R、活性红KE-3B和活性黄M-3BE的吸附量可分别达到400.0、398.4、404.9 mg/g,且吸附动力学行为符合准二级动力学模型。

纳米SiO_2/壳聚糖气凝胶的制备及吸附性能研究

为实现纳米材料的分散,解决其应用过程中易聚集的缺陷,以纳米SiO_2粒子为研究对象,选择可形成片层网络气凝胶的壳聚糖为载体材料,通过溶胶-凝胶和冷冻干燥方式构筑纳米SiO_2/壳聚糖复合气凝胶,并通过葡萄糖交联和十二烷基硫酸钠(SDS)収泡的方法,支撑气凝胶的三维网络结构,实现了纳米材料在气凝胶三维空间的分散和固定。所制葡萄糖交联纳米SiO_2/壳聚糖气凝胶和SDS収泡纳米SiO_2/壳聚糖气凝胶比表面积分别最高达39.65和146.27 m^2/g,对巴豆醛的吸附量最高达2.32和1.71 mg/g。

医用SiO_2气凝胶/壳聚糖复合材料的制备

用环境干燥法,通过静电作用制备了SiO2气凝胶/壳聚糖复合材料。SiO2气凝胶为基体,乙醇水溶液为分散介质,三聚磷酸钠为强电解质。采用扫描电镜、红外光谱仪分析其形貌和组成,并实验研究了此复合材料对药物庆大霉素(Gen)的担载能力。结果表明,这种SiO2气凝胶/壳聚糖复合材料对药物包覆率为17.32%。

CS/GO复合气凝胶的制备及对油墨废水的吸附性能研究

本研究以壳聚糖(CS)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用水热-冷冻干燥法制备CS/GO复合气凝胶,利用FTIR、XRD、BET和SEM对CS/GO复合气凝胶进行表征,并应用于油墨废水的吸附处理,研究了吸附剂种类、体系pH值、吸附时间、CS/GO复合气凝胶浓度和使用次数对油墨废水COD去除率的影响。结果表明,当pH为5,吸附时间为180min,CS/GO复合气凝胶初始浓度为8g/L时,对油墨废水的COD去除率达到82.4%,相比CS气凝胶和GO气凝胶具有更好的吸附效果。

几丁质纳米纤维/壳聚糖复合气凝胶微球的制备与表征

利用壳聚糖高分子溶液与部分脱乙酰几丁质纳米纤维分散液复合制备水凝胶及气凝胶微球,考察几丁质纳米纤维对复合气凝胶的影响。结果表明:所制备的几丁质纳米纤维/壳聚糖复合水凝胶微球的力学性能较单一壳聚糖水凝胶有所提高,并且复合气凝胶微球的孔隙性能相对于单一壳聚糖气凝胶得到显著改善。当复合凝胶微球中几丁质纳米纤维与壳聚糖的质量比为1∶5时,几丁质纳米纤维/壳聚糖复合气凝胶的比表面积从单一壳聚糖凝胶微球的46 m^2/g提高至230 m^2/g,孔径主要分布在20~60 nm,添加了几丁质纳米纤维的复合气凝胶微球的表面及内部的网状结构更为丰富。

掺杂改性纤维素复合气凝胶的制备及吸附性能

为提高纤维素材料在废水处理中的吸附性能,利用蒙脱土(MMT)和壳聚糖(CS)对再生纤维素(RC)掺杂改性,制备了多元复合气凝胶。对气凝胶结构进行了表征,评价了气凝胶对重金属离子的吸附性能。结果表明:CS的加入增强了与纤维素分子的作用力,能构建具有均匀微孔结构的复合气凝胶,提高了气凝胶的机械性能及其孔隙率,降低了密度。相对于纯RC气凝胶,复合气凝胶对重金属离子的吸附性能明显提升,其中RC-MMT-CS复合气凝胶对Pb^(2+)、Cd^(2+)、Co^(2+)和Cu^(2+)的最大吸附量分别达到220.9、153.1、134.5、65.5mg/g,是RC-MMT复合气凝胶的1.4、1.5、1.6、2.1倍,RC气凝胶的12.3、10.0、10.6、6.7倍。同时,RC-MMT-CS复合气凝胶具有良好的再生利用性能,5次循环后对4种重金属离子的吸附能力仍均能保持在75%以上。

壳聚糖/氧化铝复合气凝胶的制备和表征

以壳聚糖和无机铝盐AlCl3.6H2O为原料,通过溶胶-凝胶方法,分别用CO2超临界干燥手段及冷冻干燥手段制备了新型的壳聚糖/氧化铝复合气凝胶.结果表明,壳聚糖的含量影响复合气凝胶的比表面积及孔体积等性质,随着壳聚糖含量的增加,混合气凝胶的比表面积逐渐减小.不同的干燥方法对复合气凝胶的比表面积等性质也有明显的影响.

碳纳米管/壳聚糖弹性气凝胶的压阻性能

具有优异导电性能的弹性气凝胶在压阻传感器领域具有广阔的应用前景。通过定向冷冻干燥法制备了具有单向取向结构的碳纳米管(CNT)/壳聚糖(CS)气凝胶。结果表明,所得气凝胶在取向方向上具有管状取向结构,而在垂直于取向方向是无规孔隙结构;CNT/CS气凝胶在上述两个方向上的电导率分别为9.25 S·m^(-1)和5.88 S·m^(-1)。高倍率扫描电镜(SEM)图片表明,CNT/CS气凝胶壁由卷曲的CNT相互缠绕连接而成的网络结构构成。在垂直于取向方向上,CNT/CS气凝胶表现出良好的回弹性能;在20%和40%两种应变作用下5个压缩循环回线基本重合;但是气凝胶在垂直于取向方向上以及应变大于60%时的应变回复能力较差。气凝胶的电阻变化量随应变的增加而增大,且电阻变化与应变变化呈线性关系。

纤维素/壳聚糖复合气凝胶的制备及其对Cu(Ⅱ)吸附的研究

本文以Na OH/Urea/H2O为溶剂,通过溶胶-凝胶和冷冻干燥制备纤维素/壳聚糖复合气凝胶,并研究其对Cu(Ⅱ)的吸附性能。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究复合气凝胶的形貌和结构,结果表明:纤维素和壳聚糖具有较好的相容性,复合气凝胶内部存在大量多孔片层结构。通过吸附动力学和吸附热力学研究,结果表明:复合气凝胶对Cu(Ⅱ)吸附动力学符合拟二级动力学模型,属于化学吸附;吸附等温线符合Langmuir方程,为单分子层吸附,由Langmuir模型拟合复合气凝胶对Cu(Ⅱ)吸附的饱和吸附容量可达到172.12 mg/g。