过刊目录随着全球水资源短缺问题的日益严重,寻找可代替的淡水资源成为亟待解决的问题。大气集水(AWH)技术是一种从大气中获取水分的方法,对于缓解全球水资源短缺问题具有极大的潜力。大气集水方式主要有雾气收集、基于冷凝的大气集水、膜辅助集水、基于吸附的大气集水。该文探讨了不同集水方式的原理及其各自的优缺点;对比了基于吸附的大气集水技术中不同类型吸附剂的特点,重点介绍了复合吸附剂的研究进展;同时,系统阐述了吸水、储/输水和释水过程中的优化调控策略;最后,对未来集水材料性能提升、产水水质优化、制备技术创新、智能化应用拓展方面的发展趋势进行了展望,旨在为吸附剂的进一步发展和应用提供有益的参考和借鉴。
亚硝酸盐广泛应用于多个领域,但过量摄入会危害人体健康,因此精准检测至关重要。传统检测方法存在成本高、检测时间长等缺点,电化学传感器因其检测限低、响应快速和成本低等优势成为研究热点。该文综述了碳纳米材料修饰的电化学传感器在亚硝酸盐检测中的研究进展,重点分析了石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、碳点、纳米多孔碳、金属有机框架及生物炭等碳基材料的独特优势,其大的比表面积、优异的导电性和表面活性位点显著提升了传感器的电催化活性和电子转移动力学,杂原子掺杂、金属纳米颗粒负载、聚合物复合等功能化策略进一步赋予了材料的特异性识别能力,使检出限普遍达到μmol级,部分传感器在实际样品,如水样、食品等检测中展现出良好的回收率和抗干扰性。但这些技术仍面临制备工艺复杂、活性材料易脱落、复杂基质中离子干扰显著及长期稳定性不足等挑战。未来研究可聚焦于构建多维度复合体系、开发原位生长与激光雕刻等可控合成技术、结合分子印迹技术增强选择性,同时推动与人工智能和可持续材料的交叉融合,以突破性能瓶颈,为食品安全监控和环境污染防控提供高效可靠的技术支撑。
导电型胶黏剂是一种特殊功能型胶黏剂,因其优异的线分辨率、环境友好性、简便的操作工艺等诸多优势,已广泛用于集成电路黏接、发光二极管制造、芯片封装、太阳能电池板等领域。近年来,随着电子产品、5G、人工智能等新兴技术的快速发展,高性能导电胶的制备已成为当下电子材料领域的关键研究方向与行业发展趋势。该文综述了导电胶的组成、类型及其优缺点,介绍了导电机理,从改性树脂基体和掺杂纳米材料两方面阐述了导电胶力学黏接性能提升策略;从调控导电填料的种类、尺寸及形貌、纳米颗粒添加、导电填料表面改性、低熔点合金的掺杂及固化条件优化等方面总结了提升导电胶导电性能的策略。最后,指出了国产导电胶的发展现状、存在的问题,并展望其未来的发展趋势。
工业废水的复杂性和新兴污染物的多样性对吸附材料提出了更高的要求。生物炭具有可再生性与可修饰性,已广泛用于污染物的吸附,但其基本性能难以满足实际的需求,改性策略成为突破的方向。该文系统地综述了生物炭的活化改性方法(化学活化、金属/非金属掺杂、表面活性剂改性和等离子体改性等)及其对污染物吸附性能的调控机理;重点分析了改性生物炭对工业废水中染料、重金属及氟化物、抗生素、微塑料和酚类化合物等污染物的吸附效能;阐明了孔结构优化与表面化学修饰的协同作用;此外,探讨了再生技术瓶颈及绿色解决方案;最后,对生物炭用于污染物吸附的未来发展方向进行了展望:实施协同改性策略实现污染物的定向去除,开发耦合体系实现污染物的吸附富集和原位降解,开发绿色低碳制备技术以减少碳排放。
硅基负极材料具有能量密度高、工作电位低和储量丰富等优点,是新一代锂离子电池中非常有前景的负极材料之一。然而,硅基负极存在的体积膨胀效应大、电导率低和固态电解质界面(SEI)膜不稳定等缺点导致其循环稳定性较差,严重阻碍了其实际应用。该文首先介绍了硅基负极材料体积膨胀及SEI膜形成原理,深入探讨了其膨胀机理,分析了其机械不稳定和化学不稳定两种失效机制,论述了其循环不稳定性危害。然后重点从多维度纳米硅结构设计方面综述了硅基负极近年来的改性研究,包括零维(硅纳米颗粒、硅量子点等)、一维(硅纳米线和硅纳米管)、二维(硅纳米片、硅烯)、三维(多孔硅、硅纳米海绵)纳米硅材料的设计、制备和优缺点,以及其他硅基负极材料(纯Si负极、SiOX负极、Si/C复合负极)在结构、性能和应用上的差异;最后强调了创新技术、材料基本机理和原位表征、协同改性的重要性,对硅基负极未来的发展和应用趋势进行了展望。
以Bi(NO3)3•5H2O、NH4VO3、Cr2O3和坡缕石(PGS)为原料,通过水热法制备了一系列Cr3+掺杂BiVO4(Cr-BiVO4)和PGS/Cr-BiVO4复合材料。采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis对样品结构组成、微观形貌、光学性能进行了表征,考察了复合材料的热致变色行为,并推测了其机理。结果表明,Cr3+、PGS的掺杂对BiVO4的单斜晶相无影响,拓宽了其在可见光区的吸收区域,Cr3+掺杂量(以BiVO4质量计,下同)30%的Cr-BiVO4(30% Cr-BiVO4)最大吸收边缘从水热法BiVO4的536 nm移至634 nm,并且吸光度增强。在20~500 ℃,Cr-BiVO4、PGS/Cr-BiVO4均具有可逆热致变色性能,相比BiVO4在室温~300 ℃的亮黄色与红色的可逆变化,30% Cr-BiVO4热致变红色的温度降低了100 ℃,在室温~200 ℃实现了深橙色与红色的可逆变化,20~500 ℃可重复12次以上可逆热致变色行为。PGS质量分数20%的20% PGS/30% Cr-BiVO4复合材料的水性涂层在浅橙黄色与红色可逆变色。复合材料中BiVO4单斜相与四方相间的相变是引起其可逆热致变色的根本原因。
以煤矸石中提取的腐植酸(CG-HA)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、海藻酸钠(SA)和丙烯酸(AA)为原料,过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,制备了煤矸石源保水剂(CG-WRG)。采用FTIR、SEM对CG-WRG进行了表征,通过单因素实验考察了KPS用量、MBA用量、AA中和度、m(AA)∶m(SA)∶m(CMC-Na)∶m(CG-HA)对CG-WRG吸水倍率、保水倍率的影响,探究了不同环境条件(温度、pH、金属阳离子类型及质量浓度)对CG-WRG环境适应性的影响,通过其在盐碱土中的淋溶实验和水肥蒸发实验研究了其保水保肥效果。结果表明,CG-WRG的最佳制备条件为KPS用量0.25 g、MBA用量0.06 g、中和度为65%的AA用量9.00 g、m(AA)∶m(SA)∶m(CMC-Na)∶m(CG-HA)=9∶1∶1∶1,在该条件下制备的CG-WRG吸水倍率可达370.1 g/g,保水倍率为94.1 g/g。CG-WRG在5~60 ℃都具有良好的保水效果,在碱性环境pH=11的吸水倍率(228.6 g/g)高于酸性环境pH=3(154.4 g/g)。CG-WRG用量为2%(以盐碱土质量计)的土壤持水率为55%。埋置在土壤中16和20 d后,CG-WRG的降解率分别为10.3%和15.8%。CG-WRG用量由0.05%增至0.20%时,钾元素5次累积损失量降幅达37.1%~58.8%,氮元素损失量降幅为15.7%~30.4%,且当CG-WRG用量为0.20%时,土壤含水率比空白组同比提升4.67%。当CG-WRG用量为0.05%时,土壤中和
含量达到最大(7.935和1.529 mg)。添加CG-WRG的幼苗发芽率为90%,平均根长为2.7 cm,发芽指数为486%,而不添加CG-WRG的幼苗发芽率为50%,平均根长为1.0 cm。
以Bi(NO3)3•5H2O、KI和自制的金属有机骨架材料ZIF-8为原料,通过乙二醇溶剂热法制备了3D球状可见光催化剂ZIF-8/BiOI复合材料。采用XRD、FTIR、SEM、EDS、BET、UV-Vis对其进行了表征。探究了光照条件下,ZIF-8/BiOI复合材料活化过硫酸氢钾(PMS)氧化去除4-(2-羟基-1-萘偶氮)苯磺酸钠盐(金橙Ⅱ)的性能,考察了ZIF-8添加量(以BiOI的质量计,下同)及反应条件对金橙Ⅱ降解率的影响,并推测了ZIF-8/BiOI复合材料活化PMS氧化去除金橙Ⅱ的机理。结果表明,ZIF-8/BiOI复合材料具有良好的可见光响应性能,以ZIF-8添加量(以BiOI质量计,下同)10%制备的10%ZIF-8/BiOI为催化剂,在其投加量500 mg/L、350 W氙灯模拟光照、PMS浓度 0.5 mmol/L、金橙Ⅱ质量浓度100 mg/L,调节溶液初始pH=7.0、60 min的条件下,金橙Ⅱ降解率高达95.4%,反应过程符合一级动力学模型,、
对反应体系影响较大,
、Cl−、
几乎不影响反应过程。10%ZIF-8/BiOI具有良好的重复利用性,经4次循环后,60 min时的金橙Ⅱ降解率仍可达83.2%。羟基自由基、单线态氧和空穴是降解过程中的主要活性物质,而硫酸根自由基具有辅助作用。降解过程中,BiOI和ZIF-8的空穴与电子相互转移,提升了光生电子-空穴对的分离效率,ZIF-8/BiOI凭借Ⅰ型能带结构异质结与PMS的协同耦合效应,加速了降解体系中自由基的生成。
废轮胎难以自然降解,大量堆积会造成严重的资源浪费和环境污染,其主要由碳元素构成,是合成碳点的理想前体。以废轮胎粉热解炭黑(CBp)为碳源、过硫酸铵(APS)-三乙醇胺(TEA)氧化-还原体系为氧化剂和N掺杂剂,采用无酸一步水热合成法制备了氮掺杂碳点(N-CDs)。采用正交实验确定了N-CDs的最佳合成工艺,利用FTIR、XPS、TEM和稳态荧光光谱仪对N-CDs组成、结构和荧光性能进行了表征。将N-CDs制成防伪用荧光墨水,考察了其性能。结果表明,N-CDs基本呈球形,粒径为3~6 nm。在325 nm波长激发下,N-CDs在410 nm处的荧光发射强度最大,其发射荧光具有激发波长依赖性。N-CDs的光致发光量子产率为5.14%,是以硝酸为氧化剂的化学氧化法合成的碳点(CDs)的12.5倍。N-CDs制成的防伪用荧光墨水在365 nm的紫外灯照射下发射蓝绿色荧光,保存7 d后,其发光仍稳定明显。
以丙烯酰胺、咪唑、1-溴丙烷和次亚磷酸钠为原料,采用季铵化反应和离子交换法制备了磷-胺离子液体1-(3-氨基-3-氧丙基)-3-丙基-咪唑次磷酸盐(IL)。采用FTIR、1HNMR和HRMS确认了其结构。将其作为固化剂用于固化环氧树脂(EP),得到了EP复合材料。通过SEM表征和拉伸强度、冲击强度测试及极限氧指数、水平/垂直燃烧、热分析、锥形量热实验,探究了IL质量分数对EP复合材料性能的影响。结果表明,IL的添加提高了EP复合材料的力学性能,当IL质量分数为6.4%时,制备的EP复合材料(EP-2)的冲击强度比纯EP(EP-0)提高了46.16%。IL的加入拓宽了EP复合材料的分解温度区间,提高了残炭量,大幅降低了最大热释放速率(PHRR)和总释放热(THR),当其质量分数为8.4%时,制备的EP复合材料(EP-3)的PHRR为664.95 kW/m2,比EP-0(921.72 kW/m2)下降了27.86%,而THR从EP-0的119.27 kJ/m2降至86.39 kJ/m2,下降了27.57%,极限氧指数达到了30.6%,水平/垂直燃烧等级达到V-0级。
为提高苝酰亚胺(PDI)类聚合物光催化剂的电荷分离与传输效率,以1,5-二氨基萘、1,4-二氨基萘和对苯二胺分别为连接基团,采用简单聚合法构建了以PDI为主要结构的3种聚合物光催化剂(PDI-1,5NDA、PDI-1,4NDA和PDI-PDA)。采用FTIR、13CNMR、XRD、XPS、UV-Vis、荧光光谱仪对其进行了表征,通过光电学实验,测试了其光量子效率、电荷转移电阻和光生载流子的分离和传输效率。将3种聚合物光催化剂用于光催化异丙醇水溶液制H2O2反应,考察了其催化性能。结果表明,PDI-1,5NDA和PDI-1,4NDA均属于单斜晶系,表现出明显的晶胞参数差异。PDI-PDA的晶体结构属于三斜晶系;PDI-1,5NDA、PDI-1,4NDA和PDI-PDA均为二维层状结构,均能在可见光区域实现全光谱吸收,其在600~800 nm表现出显著的光吸收;PDI-PDA、PDI-1,4PDA和PDI-1,5PDA均为典型的n型半导体,其光电流强度分别为3.0×10−7、6.0×10−7和1.2×10−6 A,光阻抗分别为1.21×106、6.22×105和4.23×105 Ω,其中,PDI-1,5NDA具有最高的光生载流子传输与分离效率。PDI-1,5NDA在可见光照射下表现出优异的光催化产H2O2活性,H2O2的产率达到113.485 μmol/(g·h),分别是PDI-1,4NDA和PDI-PDA的1.3倍和2.2倍。PDI-1,5NDA的不对称结构和大π共轭体系具有协同优势,促进了光生载流子的分离和传输过程,从而提高了H2O2的生成效率。
为制备工艺简单、力学性能良好且输出稳定的离子压电型自供能柔性应变传感器,以聚乙烯醇(PVA)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和纤维素纳米晶体(CNC)为原料,通过分段聚合、循环冻融、离子浸泡制备了一种PVA/聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵/CNC(PVA/PDMC/CNC)离子水凝胶。采用FTIR、SEM、XRD对水凝胶进行了表征,考察了CNC含量(以PVA质量为基准,下同)对水凝胶的力学性能及输出电压的影响,并对制备的离子压电型柔性传感器进行了系列输出测试,探讨了其离子压电机理。结果表明,当CNC含量为2%、m(PVA)∶m(DMC)=1∶2时,制备的PVA/PDMC/CNC离子水凝胶(2%-PVA/PDMC/CNC)抗张强度达到最大(1.46 MPa),断裂伸长率为475%。由2%-PVA/PDMC/CNC制备的离子压电型柔性传感器可以在0.5 Hz、20 N的压力刺激下达到40 mV的输出电压,并在800次循环测试中保持稳定的输出性能,能够准确地检测识别出人体手势、关节的运动变化,以输出电压的波动和高低,准确检测其运动频次和强度。
以三聚氰胺、环氧氯丙烷和不同烷基链(C12、C14、C16)长度的N,N-二甲基烷基胺为原料,经两步法制备了含刚性三嗪间隔基的多聚季铵盐阳离子表面活性剂Tz-6CnQC(n=12、14、16)。采用FTIR、1HNMR对Tz-6CnQC的化学结构进行了表征,通过对Tz-6CnQC的表面张力、电导率、Krafft点及流变性能测试分析了其表面活性,并考察了其降黏、乳化和发泡性能。结果表明,Tz-6C12QC的临界胶束浓度(CMC)为0.17 mmol/L,显著低于疏水烷基链长度相同的十二烷基三甲基溴化铵(14.00 mmol/L),并且随着烷基链的增长,CMC呈规律性降低趋势;其发泡性能随烷基链的增长而增强,且发泡量优于十二烷基硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠,Tz-6C16QC溶液的发泡量可达150 mL;Tz-6CnQC对聚丙烯酰胺(PHIII,相对分子质量为8×106~1×107)体系具有良好的降黏效果,降黏效率与烷基链长度呈正相关,其中,Tz-6C16QC在高温(45 ℃)、高浓度(1.00 mmol/L)下表现出最优性能,Tz-6C16QC/PHIII水溶液剪切黏度降至2.42 Pa·s;Tz-6CnQC的乳化性能呈现浓度依赖性,低浓度(≤1.00 mmol/L)时乳化性能随烷基链增长而显著增强,高浓度(3.00~30.00 mmol/L)时,随烷基链增长而降低,其中浓度为30.00 mmol/L的Tz-6C12QC溶液分离时间为1527 min。
以马氏珠母贝贝壳珍珠层为原料,采用酸化-高压联用技术提取珍珠层蛋白。以珍珠层蛋白提取率为指标,通过单因素和响应面实验优化了贝壳珍珠层蛋白的提取工艺。经蛋白酶酶解制备了贝壳珍珠层蛋白酶解产物,并对其氨基酸组成、抗炎活性和皮肤修复活性进行了评价。结果表明,在盐酸浓度0.18 mol/L、碱液料液比(g∶mL)1∶4.9、NaOH溶液质量分数1.00%、提取温度65 ℃、提取时间3 h、酸沉pH=3.5、静置时间32 h的最佳提取工艺条件下,贝壳珍珠层蛋白提取率为17.31%±0.84%。以菠萝蛋白酶酶解3 h制备的贝壳珍珠层蛋白酶解产物无细胞毒性且有利于巨噬细胞增殖,质量浓度为800 μg/mL的贝壳珍珠层蛋白酶解产物对细胞NO释放量的抑制率可达51.85%±1.39%,能够抑制促炎因子IL-6和TNF-α释放水平,同时上调抗炎因子IL-10的释放水平,表现出良好的抗炎活性。贝壳珍珠层酶解产物中含有17种氨基酸,其中8种人体必需氨基酸的总相对含量为32.626%,7种疏水性氨基酸的总相对含量为34.513%,3种带正电荷氨基酸的总相对含量为16.173%。贝壳珍珠层酶解产物可显著提高成纤维细胞L929的细胞增殖和细胞迁移,并且可以提高H2O2诱导下的细胞活力,抑制活性氧的产生,表现出良好的皮肤修复活性。
以蕨麻为原料,通过超高压提取蕨麻多糖。采用FTIR、TGA和离子色谱系统对蕨麻多糖的结构组成、热稳定性和单糖组分进行了表征和测定。考察了pH、料液比(mg∶mL)、保压压力及保压时间对蕨麻粗多糖得率的影响。采用单因素和响应面实验优化了提取工艺,通过蕨麻多糖对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性抑制能力测试,探究了蕨麻多糖的体外降糖活性。结果表明,在pH=8.0、料液比1∶6、保压时间21 min、保压压力360 MPa的最优条件下,蕨麻粗多糖得率为29.31%±0.41%。经纤维素柱及葡聚糖凝胶柱纯化的蕨麻多糖4种主要成分为阿拉伯糖、葡萄糖、木糖以及甘露糖,质量比为1.4∶82.9∶10.4∶5.4。在测试的质量浓度(0.25~4.0 g/L)范围内,随着质量浓度的增加,蕨麻多糖对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制率均增加,质量浓度4.0 g/L的蕨麻多糖对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制率分别为57.17%和65.26%。
受硝基还原酶启发,模拟其代谢硝基芳香或者硝基杂环化合物的电子传递过程,通过溶剂辅助配体交换促使染料分子2,7-二氯荧光素(DCF)的内酯开环,并将暴露出来的羧酸基团配位负载于铁卟啉金属有机框架(MOFs)PCN-222(Fe)的锆氧簇节点上,设计、制备了基于MOFs的光催化材料DCF@PCN-222(Fe)。采用1HNMR、XRD、SEM、EDX、UV-Vis、荧光光谱仪、XPS对DCF@PCN-222(Fe)进行了表征。通过循环伏安(CV)测试了DCF@PCN-222(Fe)的电化学性能。以DCF@PCN-222(Fe)光催化硝基苯还原制备苯胺为模型反应,优化了反应条件,拓展硝基芳烃底物,考察了催化剂的循环稳定性。结果表明,DCF@PCN-222(Fe)仍保持PCN-222(Fe)母体框架结构,其内部DCF与铁卟啉配体的物质的量比为1.6∶1,推测其化学式为C80H46.4Cl4.2FeN4O22.4Zr3,相对分子质量1878.47。DCF@PCN-222(Fe)具有与DCF相同的最大紫外吸收峰(532 nm)和荧光发射峰(556 nm),其存在框架内电子转移,可模拟硝基还原酶的电子传递过程,光照下,DCF将电子传递给铁卟啉中心,生成的低价铁中心在厌氧条件下可将电子传递给硝基苯电子受体。DCF@PCN-222(Fe)光催化硝基苯制备苯胺最佳反应条件为:室温下以532 nm LED为光源、2.5 μmol DCF@PCN-222(Fe)为光催化剂、1 mL甲醇为溶剂、催化还原0.1 mmol硝基苯、反应时间2 h。在该条件下,苯胺产率为82%。催化剂连续使用3次后,苯胺产率降为77%。在最优反应条件下,DCF@PCN-222(Fe)催化含有不同对位取代基的硝基苯底物的还原,产物产率64%~91%。
为探究蒸馏时间对广藿香精油的提取率、成分及抗氧化活性的影响,以广西产广藿香为原料,采用水蒸气蒸馏法提取了0~10、10~30、30~60和60~360 min不同蒸馏时段的广藿香精油。采用GC-MS对不同蒸馏时段精油的成分进行了分析。通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH•)和2,2′-联氮双(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐阳离子自由基(ABTS+•)清除实验,考察了其抗氧化能力。结果表明,在0~10、10~30、30~60和60~360 min 4个蒸馏时段,广藿香精油的提取率分别为0.14%±0.01%、0.18%±0.01%、0.20%±0.02%和0.57%±0.03%。不同蒸馏时段精油以倍半萜类化合物为主,其主要成分相同,均为广藿香醇、广藿香酮、α-布藜烯、塞舌尔烯。其中,广藿香醇的相对含量均为最高,4个蒸馏时段其相对含量分别为49.22%、50.82%、50.47%和39.07%。4个蒸馏时段的精油清除DPPH•的半数抑制质量浓度(IC50)分别为21.75、12.45、12.03和3.54 g/L,清除ABTS+•的IC50分别为13.91、8.62、8.00和3.02 g/L。在4个蒸馏时段中,60~360 min蒸馏时段的广藿香精油的抗氧化能力最强,0~10 min蒸馏时段的广藿香精油的抗氧化能力最弱。
为提高重组人源Ⅲ型胶原蛋白(RHC)经皮递送性能,采用大豆卵磷脂(简称磷脂)、甘油、吐温80构建了甘油体,然后对RHC进行包封,制备了包载RHC的甘油体(RHC甘油体),并建立了Folch结合体积排阻色谱法(Folch-HPLC法)用于检测RHC包封率。通过多角度粒度及高灵敏Zeta电位分析仪,考察了甘油和吐温80质量浓度对RHC甘油体的粒径和多分散性指数(PDI)的影响。通过荧光探针探究了甘油、吐温80质量浓度对RHC甘油体微黏度的影响及其稳定机理。结合激光共聚焦显微镜(CLSM)测试,评价了RHC甘油体的透皮性能。采用鸡胚绒毛尿囊膜实验评估了RHC甘油体的刺激性。结果表明,Folch-HPLC法能够完全去除磷脂的干扰,有效保留RHC,且RHC的提取回收率为100.44%±0.84%。当磷脂质量浓度150 g/L、RHC质量浓度2 g/L、甘油质量浓度250 g/L、吐温80质量浓度25 g/L时,制备的RHC甘油体为黄色澄清透明液体,稳定性最好,平均粒径为(92.34±1.22) nm,多分散性指数为0.233±0.01,包封率为12.78%±0.13%。与RHC的磷酸盐缓冲液相比,RHC甘油体具有更强的皮肤渗透性,能够有效促进RHC的经皮递送,并表现出对鸡胚绒毛尿囊膜的无刺激性。
为改善葛根素的理化性质,提高其水溶性、膜渗透性和生物利用度,采用亚临界水-反溶剂法制备了葛根素纳米粒。采用SEM、DSC、FTIR对其进行了表征。通过纳米粒度及Zeta电位分析仪考察了不同因素对葛根素纳米粒粒径和多分散指数(PDI)的影响。通过体外释放和透皮实验探究了葛根素纳米粒体内外性能。结果表明,在液料比(mL∶g)220∶1、亚临界水温度125 ℃、提取时间20 min、亚临界水与接收溶剂(含稳定剂的超纯水)体积比为1∶1、稳定剂为质量分数0.08%的乳糖的最佳工艺条件下,制得的葛根素纳米粒平均粒径为89.94 nm,得率为94.01%。葛根素纳米粒凝胶的12 h累积释放率为90.0%,48 h累积释放率升至96.7%,葛根素纳米粒凝胶的释放过程符合一级释放模型。葛根素纳米粒凝胶的12 h累积渗透量为1323.64 μg/cm2,其药代动力学参数比葛根素有所改善,半衰期延长,峰质量分数降低。
以莲子蛋白肽(LSP)和茶皂素(TS)为原料,经菜籽油分散和包覆亲脂性活性成分香叶木素(Dios),制备了一种LSP/TS包覆香叶木素纳米乳液(Dios-NE)。采用FTIR、SEM、纳米粒度分析仪和偏光显微镜对Dios-NE进行了表征。通过响应面实验考察了m(LSP)∶m(TS)、分散相与去离子水体积比(简称油水比)及均质压力对Dios-NE粒径的影响,基于1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)阳离子(ABTS+)自由基清除实验,探究了Dios-NE的体外抗氧化活性;通过模拟消化实验,评价了Dios-NE的梯度缓释性能和生物可及性。结果表明,Dios-NE的最佳制备条件为m(LSP)∶m(TS)=3∶20、油水比5∶95、均质压力172.375 MPa,在该条件下制备的Dios-NE乳液粒径为(138.8±0.2) nm,Dios通过疏水作用与氢键稳定地嵌入乳液核心,其在pH(2~11)、NaCl浓度(0~50 mmol/L)和温度(30~90 ℃)等较宽泛条件下仍能维持粒径与Zeta电位的稳定。Dios-NE的控释特性和LSP/TS的协同抗氧化作用显著提升了其DPPH自由基和ABTS+自由基清除能力,质量浓度为24 mg/L的Dios-NE对ABTS+自由基的清除率为99%;Dios-NE可以延缓Dios在胃液中降解(保留率为87%),并在肠液中通过胶束化实现靶向释放,生物可及率为57%。
以白色藜麦、红色藜麦和黑色藜麦为原料,经正己烷脱脂、NaOH碱溶、盐酸酸析出,分别分离提取了白色藜麦分离蛋白(WQPI)、红色藜麦分离蛋白(RQPI)及黑色藜麦分离蛋白(BQPI)。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳、Zeta电位和粒径测定以及表面疏水性、蛋白溶解性、持水性、持油性、乳化活性、起泡性和凝胶性测试,考察了pH(2.0~10.0)和NaCl浓度(0~0.6 mol/L)对WQPI、RQPI和BQPI 3种蛋白的物化性质和功能特性的影响。结果表明,WQPI、RQPI和BQPI 3种蛋白主要组分均为由酸性亚基及碱性亚基通过二硫键交联的11S球蛋白和7S球蛋白,但两者含量存在显著差异。3种蛋白平均粒径及带电性强烈依赖于pH,其表面疏水性随着pH的升高而显著降低;远离等电点(约5.0)时的pH均能显著提高蛋白的溶解性、乳化性及起泡性,但降低泡沫稳定性。在中性条件下,WQPI、RQPI比BQPI表现出更好的凝胶性和界面性;NaCl对蛋白的溶解性、乳化性及起泡性的影响依赖于其浓度;WQPI、RQPI的凝胶性明显优于BQPI,质量浓度为120 g/L的WQPI、RQPI所形成的凝胶结构完整且有较好的站立性,而质量浓度为180 g/L的BQPI才能形成具有站立性的凝胶。
以NiCl2为前驱体、碳纳米管(CNT)为载体,采用超临界二氧化碳沉积法制备了负载型Ni基超临界-镍-碳纳米管复合催化剂(S-Ni-CNT)。采用XRD、Raman、SEM、TEM、EDS、BET对其晶体结构、微观形貌、孔结构进行了表征。考察了反应温度(55~75 ℃)、反应压力(9~18 MPa)对S-Ni-CNT的Ni负载量(ICP测得Ni的质量分数,下同)的影响。将S-Ni-CNT用作Li-CO2电池正极,评价了电池的电化学性能。结果表明,在反应温度65 ℃、反应压力18 MPa的最佳工艺条件下,S-Ni-CNT的Ni负载量最高,为3.61%,呈现出优异的Ni金属单原子分散性,其比表面积达220.14 m2/g,相较于载体CNT的254.74 m2/g,仅降低13.6%,S-Ni-CNT介孔结构占比90%。在100 mA/g电流密度下,S-Ni-CNT电池的放电比容量可达16427 mA·h/g;在300 mA/g电流密度下,S-Ni-CNT电池的放电电压平台为2.67 V,充电电压平台为3.85 V;在500 mA/g电流密度下,S-Ni-CNT电池经过100次循环后,电压保持率为94%。
以葡萄糖为碳源、尿素为氮源,将其与磷酸锰铁锂(LMFP)前驱体进行球磨,制备了氮掺杂碳包覆的LMFP复合材料(N-C@LMFP)。采用XRD、Raman、XPS、TEM对N-C@LMFP进行了表征。通过循环伏安和电化学阻抗测试,考察了氮掺杂量(即尿素中氮元素物质的量与葡萄糖中碳元素物质的量的百分数,下同)对N-C@LMFP电极电化学性能的影响。探究了氮掺杂碳层对LMFP正极材料倍率性能的提升机制。结果表明,氮掺杂量为5%的5% N-C@LMFP表现出最好的电化学性能,放电比容量高达133.6 mA·h/g,在5 C下快速放电,比容量仍可达98.7 mA·h/g,明显高于未氮掺杂改性的C@LMFP。5% N-C@LMFP在1 C下循环300圈后容量保留率为95.3%,优于C@LMFP(93.9%),表现出良好的循环稳定性。氮掺杂碳层与LMFP基体间的相互作用是增强电极材料结构稳定性和提高锂离子传输动力学的关键,原因在于碳掺杂碳层与LMFP基体间形成的N—Mn、N—Fe等化学键可有效降低电极中的电荷转移电阻,提升锂离子扩散系数。
以双氰胺、NaH2PO4和FeCl3•6H2O为主要原料,通过两步浸渍蒸发法制备了氮磷共掺杂活性炭负载Fe催化剂(Fe/AC-NP),并将其用于湿式催化降解哌嗪。采用XRD、SEM、XPS、BET对Fe/AC-NP的微观形貌、结构组成和孔隙参数进行了测定,考察了原料配比、杂原子掺杂类型对Fe/AC-NP催化氧化降解哌嗪的化学需氧量(COD)和氨氮含量的影响。通过自由基猝灭实验、水接触角测试和XPS表征,推测了催化反应的机理和历程。结果表明,由n(双氰胺)∶n(NaH2PO4)=2∶1制备的Fe/AC-NP性能最佳,其比表面积为699.647 m2/g,晶面间距为0.0169 nm,Fe/AC-NP上Fe分布均匀且未形成大颗粒,成功地负载并与N、P相互作用,主要以Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)形式存在。Fe/AC-NP湿式催化降解哌嗪的最优反应条件为:反应温度230 ℃、反应压力1.2 MPa、Fe/AC-NP加入量(质量浓度,下同)1.25 g/L。在该条件下,反应70 min即可完全去除COD,反应150 min氨氮去除率>88.7%,循环使用5次后,COD和氨氮去除率可达96.3%和84.2%。石墨氮和吡咯氮协同作用可促进氧气吸附,通过羟基自由基主导的链式反应及碳载体与金属间电子转移机制,实现了污染物的降解。通过掺杂磷调节催化剂的酸碱性,增强了Fe—N键稳定性,同时氮磷掺杂碳载体通过电子调控来维持反应循环。
为探索光动力抗菌技术在个人健康防护领域的应用,以聚己内酯(PCL)为基材、4′,5′-二(2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈)-2′,7′-二氯荧光素(DCF-MPYM)为光敏剂,采用静电纺丝技术制备了DCF-MPYM负载PCL纳米纤维膜(PCL/D-M膜),以牛血清白蛋白(BSA)为改性剂,制备了DCF-MPYM负载BSA改性PCL纳米纤维膜(PCL/D-M/BSA膜)。采用SEM对其进行了表征,通过接触角测量仪、电子织物强力仪及大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)抑菌性能测试,考察了DCF-MPYM和BSA质量分数对纳米纤维膜的亲水性、力学性能和抗菌性能的影响。将优化后的PCL/D-M/BSA膜与活性炭口罩复合,制备了具有良好透气性和抗菌性能的功能性纺织品。结果表明,由光敏剂DCF-MPYM质量分数为0.034%制备的PCL/15D-M膜具有理想纤维直径、优异力学性能和良好亲水性,纤维平均直径(120±56) nm,断裂强力最高(252.35 cN),断裂伸长率最大(46.74%),水接触角为123.13°。由BSA质量分数0.166%制备的PCL/D-M/BSA膜纤维平均直径(96±26) nm、断裂强力最大(382.39 cN)、断裂伸长率最高(84.18%)、水接触角62.07°;其对E. coli和S. aureus的抑菌率分别达到95.0%±2.0%和99.0%±1.0%,制备的复合功能性纺织品气体渗透率113.45 mm/s,抗菌率95.0%±1.0%。