氧化法制备荧光碳点及其应用

以杉木为原料,经预炭化处理制成预炭化杉木粉,以之作为碳源,通过H_2O_2氧化法制得荧光碳点。采用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光光谱等分析手段对碳点微观形貌、光学特征等进行了表征,结果表明:碳点呈明显的球形,粒径为1~8 nm,表面含有羧基、羟基及氨基等基团,具有良好的水溶性和抗盐性能;碳点在335 nm激发光下发射出强蓝色荧光,最大发射波长455 nm,相对量子产率为8.3%,其荧光强度对pH值具有一定的敏感性。基于呋喃西林对碳点的荧光淬灭作用,采用不同浓度的呋喃西林对碳点荧光进行淬灭试验,研究发现:呋喃西林浓度在0.2~100μmol/L范围内,碳点荧光淬灭效率与呋喃西林浓度具有良好线性关系,线性方程为F_0/F=0.965+0.015c,线性相关系数为0.994 6,检出限为70 nmol/L。     

麦草碱木质素改性聚氨酯的老化降解性能研究

对麦草碱木质素改性聚氨酯薄膜(PUF)的热稳定性、热水稳定性、紫外光降解性能进行了测定.实验结果表明,加入20%碱木质素的聚氨酯薄膜与不含木质素的PUF相比:热氧化后的拉伸强度保留率由纯聚氨酯的89.3%提高到132.0%,拉伸率保留率由19.6%提高到66.3%;紫外光老化28 d后的拉伸率保留率由纯聚氨酯的9.4%提高到48.6%;热水老化后的拉伸强度保留率由74.8%提高到了95.5%;但加入碱木质素后PUF的耐碱性显著降低.     

碱木质素基碳量子点/TiO_2复合光催化剂的制备

以碱木质素热解炭为碳源,采用酸回流法制备荧光水溶性纳米碳量子点,并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱和荧光分光光度法对其形貌、粒径分布、表面官能团以及荧光性质进行表征分析。结果表明:所制备的碳量子点粒径集中分布在1.5~2.5 nm之间,为均匀的类球状,且表面呈现有序的晶格结构;红外光谱分析显示碳量子点表面存在—OH等大量的含氧官能团;荧光光谱分析显示碳量子点在355 nm和442 nm处有特征激发和发射波长。当改变激发波长,发射波长产生红移,产物在可见光区域有较好的响应。在特定激发波长下随着p H的增大,碳量子点的光谱峰值呈现递减的趋势,当p H7,光谱发生蓝移现象。而且,制备出的碳量子点/Ti O_2复合光催化剂在可见光下表现出较好的降解性能,对苯酚的降解率达91%。     

紫胶基CQDs用于检测盐酸四环素

以漂白紫胶为原料,采用水热法一步合成水溶性的可发射蓝色荧光的紫胶基碳量子点(shellac-CQDs)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射粒度(DLS)分析仪等对其组成和结构进行表征,分析结果显示shellac-CQDs主要含有C和O元素,是由芳香环结构和大量含氧官能团构成,平均粒径2.0 nm。光谱测试结果表明：shellac-CQDs的荧光最大激发波长和发射波长分别为320和432 nm,紫外-可见光谱(UV-Vis)中的最大吸收波长为289 nm。基于shellac-CQDs良好的荧光性能及盐酸四环素对其荧光的减弱作用,建立了以shellac-CQDs为荧光传感器检测盐酸四环素的新方法。shellac-CQDs荧光峰面积的变化值与盐酸四环素质量浓度位于0.02～0.10 g/L范围内呈现良好的线性关系,该方法的检出限为0.01 g/L;在自来水或饲料中盐酸四环素检测的初步应用结果发现：样品的回收率在96.9%～107.7%之间,相对标准偏差(RSD)在1.9%～5.5%之间,说明该方法准确性较高,重复性较好,具有潜在...     

水热-硝酸氧化合成发蓝光和绿光木质素基碳点的研究

以木质素和间苯二胺为前体,通过简单的一步水热法合成了蓝色发光碳量子点(B-CQDs),进一步通过硝酸氧化作用,合成了绿色发光碳量子点(G-CQDs);通过紫外吸收光谱、荧光光谱、TEM、FT-IR和XPS对两种CQDs的光学性质和结构特征进行表征分析,并测试了G-CQDs的细胞毒性及细胞成像性能。结果表明：硝酸在G-CQDs的合成中起着重要的作用,硝酸的氧化作用使CQDs石墨N含量增加,石墨化程度加深,表面态被钝化,荧光发射波长红移。结构性质分析表明所制备的B-CQDs和G-CQDs主要由C、N、O这3种元素构成,表面都具有—OH、—NH、C—O和—COOH等丰富的亲水基团,在水中是单分散的,平均粒径分别为1.3和2.5 nm。光学性质分析表明B-CQDs和G-CQDs的特征激发波长分别为392和446 nm,对应的发射波长分别为488和514 nm。B-CQDs和G-CQDs分别表现出激发相关的发射行为和激发无关的发射行为。研究发现G-CQDs的可能发射机制属于基于共轭π-域的带隙荧光发射。所合成的G-CQDs具有优异的光致发光、稳定的荧光和低细胞毒性等优点,可以应用于HeLa细胞生...     

木质素基碳点和石墨烯量子点制备方法研究进展

碳点(CDs)和石墨烯量子点(GQDs)由于结构稳定、环境友好、水分散性和生物相容性良好、易于功能化改性和可光致发光等优点已成为备受关注的零维碳纳米材料,有望广泛应用于生化指示、生物医学、储能、显示器件和催化等前沿领域。近年来,相比于传统的化石燃料基化合物,来自可再生生物质的木质素及其衍生物不仅价廉易得、活性基团丰富,而且具有天然芳香结构,已成为CDs和GQDs的重要前驱体。但是,已有报道对木质素的解聚机制认识不足,这也逐渐成为制约木质素基CDs和GQDs性能提升的瓶颈之一。因此,必须阐明木质素在相关工艺过程中发生解聚的化学本质,并明确杂原子掺杂与木质素基CDs和GQDs的激发依赖发光行为的内在联系。笔者首先介绍了木质素基CDs和GQDs的制备方法发展历程和潜在应用,同时对其结构和性质等进行评述,重点讨论并总结了制备具有出色激发依赖发光行为的木质素基CDs和GQDs的技术难点,认为开发一类适用于普遍性木质素原料的高效环保解聚策略,以及揭示木质素基CDs和GQDs的杂原子掺杂与其激发依赖发光行为的关联机理将成为该领域今后的重点研究方向。     

功能性石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜的制备与性能

可生物降解、具有良好水溶性、优异成膜性及黏结力的聚乙烯醇在包装领域具有极大的应用潜力,但其较低拉伸强度和阻隔性能严重影响应用效果。笔者以自制氧化石墨烯为加强相,以维生素C为绿色还原剂,制备了石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜,重点研究了石墨烯的含量对复合薄膜性能的影响。结果表明,石墨烯的引入不仅可明显改善聚乙烯醇基复合薄膜的拉伸强度和阻水阻氧性能,而且还可赋予其导电性能。但是石墨烯的用量存在一个阈值:当石墨烯质量分数从1%逐步增加到5%时,复合薄膜的拉伸强度、对水的接触角和导电率均逐渐增加,吸水率和氧气透过系数均逐渐降低;但当石墨烯质量分数超过5%时,上述效果将不复存在,故将质量分数5%定为石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜中石墨烯用量的阈值。     

碳点/纤维素构建多色余辉气凝胶

以柠檬酸为碳源，采用一步水热法制备了柠檬酸碳点(CDs)。将CDs掺杂到纤维素纳米纤维(CNF)中，经过物理交联后，制得磷光CDs@CNF气凝胶，以CDs作为供体和罗丹明B(RhB)作为受体，通过三重态到单重态磷光能量转移(TS-FRET)策略制备出红色余辉CDs-RhB@CNF气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、稳态/瞬态荧光光谱和国际照明委员会(CIE)色度图对气凝胶光物理性能和微观形貌表征分析，结果显示：CDs@CNF在535 nm处的磷光寿命为144.88 ms, CDs均匀分布在CNF气凝胶中，气凝胶呈蜂窝状多孔结构；CDs-RhB@CNF气凝胶在600 nm处的磷光寿命为102.49 ms, F9rster转移效率可达65.9%;掺杂罗丹明6G(Rh6G)和罗丹明123(Rh123)的荧光染料获得了具有黄色余辉发射的CDs-Rh6G@CNF及CDs-Rh123@CNF气凝胶；进一步将负载气凝胶的磷光纸应用于美观折纸和高级防伪领域，扩展了以天然生物质制备多色余辉材料的策略及应用领域。     

大果紫檀水浸液的荧光光谱研究

为探究大果紫檀水浸液的荧光性质,以蓝色荧光现象为切入点,分别在自然光和黑色紫外光源下观察大果紫檀水浸液,测量大果紫檀水浸液的三维荧光图谱和二维荧光图谱并进行分析。结果表明:在三维荧光图谱中呈现一个强荧光峰和一个弱荧光峰,最佳激发波长分别位于275和430 nm,最佳发射波长相同,均是467 nm,主要含有一类荧光组分,可能为含取代基的芳香族化合物。二维光谱图中,当pH在3~13之间时,荧光光谱的荧光峰不变,最佳激发波长、最佳发射波长不变,但荧光强度出现明显变化;当pH8时,荧光强度与pH成正比;在pH 8~9之间荧光强度达到最大;pH9时,荧光强度反而与pH成反比,表明pH的改变使荧光组分的分子结构产生质子离解作用。大果紫檀水浸液质量浓度较低(0.010~0.100 mg/m L)时,荧光强度与水浸液质量浓度之间高度线性相关,可为荧光组分提取分离提供依据。     

聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的制备与性能

利用生物质纳米纤维素纤维的高强度和高长径比,向聚乙烯醇中引入纳米纤维素,可改善薄膜的拉伸性能。针对聚乙烯醇阻隔性能的改善问题,选用片层的还原氧化石墨烯作为增强相,将自制的纳米纤维素和氧化石墨烯加入聚乙烯醇溶液中,以D-果糖为绿色还原剂,分别添加质量分数0.2%,0.4%,0.6%,0.8%的还原氧化石墨烯,采用浇涂法制备聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜。通过纳米纤维素与石墨烯的协同增强作用,研制了兼具优良阻隔性能和拉伸性能的生物降解薄膜。结果表明,当纳米纤维素和石墨烯质量分数分别为0.8%和0.6%时,聚乙烯醇/纳米纤维素/石墨烯复合薄膜的拉伸强度、氧气透过系数、对水的接触角和吸水率分别为88.76 MPa、0.592×10-15cm~3·cm/(cm~2·s·Pa)、90.5°和72.9%。但石墨烯的用量存在一个阈值,当质量分数高于0.6%时,复合薄膜的力学和阻隔性能反而下降。     

落叶松木粉水热炭化制备碳量子点及其性能研究

以落叶松木粉为原料,去离子水为溶剂,220℃条件下水热炭化制备出了具有荧光性能的水溶性碳量子点(CND),采用TEM、FT-IR、XPS、紫外分光光度计和荧光分光光度计对CND的粒径分布、结构特征及光学性质进行分析。结果表明:所制备的CND为球形结构,平均粒径20.35 nm,表面呈有序的晶格结构;CND主要含有C、O和N元素,其表面存在—OH、C=O及C—O等官能团,且证实了CND由芳环结构和大量的含氧官能团构成;CND样品在271 nm处有较弱的紫外吸收光谱,在350和440 nm处有特征激发和发射波长;随着CND溶液pH值的增加,溶液颜色逐渐加深,荧光强度逐渐减弱。TiO_2/CND复合体系具备良好的光催化活性,在可见光照射下能有效地催化降解目标产物四环素,可见光照下3 h的降解率可达93.6%。     

FeCl3/聚丙烯酸透明导电木材的制备及性能研究

以巴尔沙木为原料,脱除木质素后,浸渍丙烯酸溶液并固化得到透明木材,进一步浸渍FeCl₃溶液得到FeCl₃/聚丙烯酸透明导电木材。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等方法对材料进行表征,结果表明：透明木材在质量分数为0.75%的FeCl₃溶液中浸泡60～70 min时,其电导率(0.017 S/m)最佳;经0.5 mol/L FeCl₃溶液浸泡后的透明木材,其拉伸强度可达6.03 MPa,相比未浸泡的透明木材(0.55 MPa)提高了近10倍。透明木材对人体不同动作表现出特征性电学变化,具有电阻传感性能,在导电薄膜、人体传感器等领域有潜在的应用价值。     

木质素对苯乙烯/丁二烯/苯乙烯/乙烯基吡啶嵌段聚合物的填充改性

玉米秸秆酶解木质素为原料,通过溶液浇铸的方法制备了不同含量木质素填充的吡啶基官能化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)膜材料,借助力学性能测试以及TG、SEM等分析手段,研究了木质素的含量对吡啶基官能化SBS(SBSVP)性能的影响。拉伸试验结果表明,SBSVP中加入适量的木质素可以提高弹性体的力学性能,在木质素质量分数6%时,SBSVP的拉伸强度可达12.6 MPa,断裂伸长率可达840%,比未填充SBSVP拉伸强度和断裂伸长率分别增加32.63%和3.83%;SEM分析表明,木质素与SBSVP的相容性较好,二者不存在明显的界面;TG分析表明,木质素填充SBSVP后,在受热降解前期失重大于纯的SBSVP,但中后期其最大分解速率低于纯的SBSVP,相应的最大分解速率温度高于纯的SBSVP,且最终材料的质量保留率高于未填充的SBSVP,表现出热稳定性的提高。     

专利技术

短波紫外线滤光器 专利号:93115677.7 紫外线荧光分析系近代理化分析(检测、化验)的一种重要手段。这里的“滤光”是指:短波紫外光发射时,伴生可见光被充分吸收,而紫外光则可大量透过。使被其照射的荧光物,能发出较明朗的可见荧光。本发明提供一种廉价、简单、高效的紫外线滤光器的制造方法。用此方法制成的高效双波长(λ_L=366nm,λ_S=254nm)荧光分析     

含双萘的脱氢枞酸三芳胺化合物的合成及光谱性能

以歧化松香为原料先制得脱氢枞酸,然后通过对脱氢枞酸进行酯化、溴代、硝化、加氢还原、C—N偶联等方法合成了一种含双萘的脱氢枞酸三芳胺化合物——13-[N,N-双(α-萘)]胺基-脱异丙基脱氢枞酸甲酯,并用IR、~1H NMR、¹³C NMR和MS等手段对其结构进行表征。研究了化合物在甲醇、二氧六环、四氢呋喃、二氯甲烷和环己烷5种不同极性溶剂中的紫外吸收和荧光发射特征,以及化合物的荧光寿命和量子产率,结果显示:化合物有3个紫外吸收峰,在甲醇、二氧六环和环己烷中,第一个吸收峰在218 nm处,而在四氢呋喃和二氯甲烷中吸收峰有较大红移,且吸光度有较大不同;在265、342 nm处的两个吸收峰,不同溶剂中的吸收波长一致,且吸光度相差不大;在这5种溶剂中,化合物在甲醇中发射波长最大(448 nm),荧光强度最小,在环己烷中发射波长最小(405 nm),而荧光强度最大,在二氧六环、四氢呋喃和二氯甲烷溶液中,随着溶剂极性减小,发射波长依次增大;化合物有明显的溶致变色效应。化合物在甲醇溶液中的荧光寿命为3.72 ns,量子产率为8.32%。     

生物降解塑料薄膜吹塑工艺及其性能研究

引进德国BASF公司的生物降解塑料Ecoflex聚酯,利用挤出吹塑法制得了全生物降解塑料薄膜。结果表明：Ecoflex吹膜加工工艺条件为加料段温度135℃,塑化段温度150℃,均化段温度160℃,主轴转速150 r/min,得到了平均膜厚为0.02 mm的Ecoflex薄膜。该薄膜具有与低密度聚乙烯（LDPE）薄膜相近的性能,其拉伸强度纵向为35.2 MPa,横向为21.7 MPa;断裂伸长率纵向为388.4%,横向为817.1%;直角撕裂强度纵向为85.24 N/mm,横向为105.81 N/mm。在受控堆肥试验条件下,130 d薄膜的生物分解率达到65%。     

基于码头钢管柱用复合竹木质素基环氧/增强纤维防腐涂层研究

环氧树脂作为海港码头钢管柱常用防腐涂层材料,可防止钢管柱遭受外界环境的腐蚀,保证钢管柱的耐久性。本研究以不同配比的2-乙基-4-甲基咪唑(EMI-2,4)/2-甲基咪唑(2-MI)固化体系与竹木质素基环氧树脂通过溶剂交换与熔融共混的方法制备复合竹木质素基环氧胶,与碳纤维复合进行表面覆盖固化,进而在钢管柱桩外表面形成防腐涂层,使钢管外表面与外部腐蚀环境隔离开,以达到钢管外表面免遭环境介质引起的腐蚀破坏。对防腐涂层进行拉伸、冲击、弯曲等力学性能测试,选出最佳的固化体系配比组分。研究结果表明,随着固化剂添加量的增加,防腐涂层的力学性能呈现先上升后下降的变化趋势,当EMI-2,4/2-MI添加量为6%时,冲击强度和拉伸强度均达到最大值,分别为293.42 MPa和1176 MPa,弯曲性能较1%添加量时提高了14.90%。钢管防腐处理可延长钢管柱在海水浸泡下的使用寿命,降低成本、减少资源损耗,对实现碳达峰、碳中和目标起到积极促进作用。     

杉木和"三北"一号杨磨木木质素化学官能团特征的研究

本研究使用Bjrkman的提取方法,分离出针叶材杉木和阔叶材"三北"一号杨的磨木木质素(MWL),并采用Lundguist方法对分离出的MWL进行提纯.用红外光谱仪(FTIR)、超导核磁共振波谱仪(1HNMR)、液相色谱(HPLC)及紫外/可见分光光度仪(UV)测定了这两个树种MWL的化学结构和官能团.结果表明:(1)杉木木质素碳的含量较杨树高1.23%,氢和氧的含量分别低0.22%和0.85%,"三北"一号杨木质素中的甲氧基含量比杉木的高6.26%.(2)杉木和"三北"一号杨两种磨木木质素的苯基丙烷结构单元的经验式分别为C9H8.08O2.46(OCH3)0.94和C9H7.86O2.33(OCH3)1.41.(3)杉木磨木木质素中的脂肪族羟基(OHaliph)和酚羟基(OHph)数在每C9单元中分别是0.93和0.25,分别占总羟基的78.8%和21.2%."三北"一号杨磨木木质素中的脂肪族羟基(OHaliph)和酚羟基(OHph)数在每C9单元中分别是1.02和0.49,分别占总羟基的67.5%和32.5%.(4)杉木与"三北"一号杨磨木木质素在210nm附近的吸收波长基本相同.但在280nm附近杨树磨木木质素的吸收波长为280.2nm,而杉木磨木木质素由于愈疮木基丙烷产生了深色化效果,使吸收波长向长波长方向移动至282.2nm.(5)杉木的红外光谱吸收峰强度具有典型的针叶材特征,"三北"一号杨磨木木质素的红外光谱吸收峰强度与温带阔叶材的特征不完全吻合.(6)杉木和"三北"一号杨磨木木质素中每C9单元的β-O-4结构的平均质子数分别为0.33和0.50.β-5结构(苯基豆满香)中的平均H质子数量分别为0.23和0.16.β-β结构中Hα的平均质子数量分别为0.92和0.67.     

改性木质素增强木塑复合材料及其性能

以碱木质素为研究对象,通过对其进行羟甲基化改性,再将改性后的碱木质素、桉木粉、高密度聚乙烯以及助剂,通过熔融混炼、挤出造粒、热压成型的方法制备木塑复合材料(WPC)。利用红外光谱研究了木质素改性前后化学基团的变化,并对改性木质素制备的木塑复合材料力学性能、吸水性能、动态热机械性能进行测定分析。结果表明:羟甲基化改性能够使羟甲基接入到苯环酚羟基的邻位或对位上,改性木质素制备的木塑复合材料试件的静曲强度、拉伸强度、冲击强度都得到了明显的提高,最高静曲强度提高了37.68%,拉伸强度提高了51.50%,冲击强度提高了40.04%。热分析表明含木质素的木塑复合材料体系各组分之间具有较好的相容性,能够形成均一的体系。通过断面微观形貌的观察可知,改性木质素制备的木塑复合材料断面更为密实均匀。腐朽试验证明,改性木质素制备的木塑复合材料体现出了更好的耐腐性。综合考虑多项指标,在反应温度为90℃、木质素与甲醛质量比为3∶1和6∶1的改性条件下,改性木质素制备的木塑复合材料性能较佳。     

竹材碎料表面处理对竹塑复合材性能影响的研究

笔者以竹材碎料和热塑性废塑料为原料,通过热压方式将其加工成竹塑复合材,分别比较了竹材碎料表面高温处理、聚乙烯醇处理、马来酸酐处理、酯化处理、酚醛树脂处理对竹塑复合材物理力学性能的影响。结果表明:酚醛树脂和马来酸酐处理对竹材碎料与塑料结合界面有明显的改善作用,提高了竹塑复合材的物理力学性能,酚醛树脂处理后竹塑复合材的静曲强度为14.1MPa,弹性模量为2.4GPa,拉伸强度为6.8MPa,马来酸酐处理后竹塑复合材的静曲强度为14.9MPa,弹性模量为2.5GPa,拉伸强度为6.5MPa。