以铝柱撑蒙脱石为模板、壳聚糖为碳源，采用水热法制备铝柱撑蒙脱石/碳纳米复合材料，然后热压得到铝柱撑蒙脱石基陶瓷/碳复合材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机和矢量网络分析仪等研究了碳含量对复合材料的致密度、力学、导电性能和吸波性能的影响。结果表明：铝柱撑蒙脱石/碳经热压烧结转变为莫来石/碳陶瓷材料，碳在热压中进一步石墨化，碳的引入提高了复合材料的导电性和韧性，同时在材料内部形成了大量界面极化，增强了复合材料的介电损耗，使陶瓷材料由透波体转化为电磁波吸收材料。随着铝柱撑蒙脱石中碳质量分数的进一步增加，复合材料内部微裂纹增多，弯曲强度逐渐降低。在1 300 ℃、20 MPa、保温120 min的条件下进行热压烧结，蒙脱石与壳聚糖质量比为32:1时，复合材料的断裂韧性最高，比不添加碳的陶瓷提高了11.41%；当蒙脱石与壳聚糖质量比为4:1时，复合材料的电导率最高，达到17.53 S·m-1。吸波性能测试模拟计算结果表明：所得材料在涂层厚度为1.4 mm时，最小反射损耗RL值达到-44.93 dB；当涂层厚度为1.6 mm时，最小RL值为-36.28 dB，有效吸收带宽为5.0 GHz。

本文旨在丝绸基底上获得一种结构稳定、色彩明亮的涂层结构。以单分散SiO2@PDA微球为光子晶体的前驱体, 在丝绸上构建SiO2@PDA光子晶体, 通过壳聚糖溶液对结构色丝绸进行后处理, 探究不同质量分数的壳聚糖溶液对结构色丝绸色牢度的影响。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)观察SiO2@PDA光子晶体结构的微观形貌, 能谱仪(EDS)表征SiO2微球样品的元素组成, X射线衍射仪表征SiO2和SiO2@PDA微球的物相结构, 并通过摩擦测试和水洗测试探究结构色丝绸的色牢度。本实验制备的SiO2和SiO2@PDA微球粒径大小均一、单分散性良好, SiO2@PDA光子晶体结构呈周期性紧密排列。与未通过壳聚糖溶液处理的结构色织物相比, 在质量分数为3%的壳聚糖溶液后处理下, 摩擦测试和水洗测试后结构色脱落较少, 仍能保持原来的颜色。实验表明, 壳聚糖溶液处理可以有效提高结构色织物的色牢度。

以吸附绿色合成法制备载银壳聚糖, 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和热重分析研究其微观结构和热稳定性, 并研究了壳聚糖对银离子的吸附模型, 以此为抗菌材料, 通过平板扩散板法评价载银壳聚糖的抗菌效果。实验结果表明: 银离子在多糖结构中的引入影响了其原有的晶体结构, 提升了其热稳定性。壳聚糖对银离子的吸附等温线与Langmuir和Dubinin-Radushkevich方程相一致, 说明了壳聚糖中银离子的吸附过程符合单层吸附和化学吸附, 并且根据Langmiur方程计算壳聚糖对银离子的最大吸附量为478.09 mg/g, 含银量为32.34%, 与Dubinin-Radushkevich计算结果一致。银含量饱和的载银壳聚糖对大肠杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)具有良好的抗菌性能, 其最小抑菌浓度为80 μg/mL。

提出一种基于离子印迹复合膜马赫-曾德尔干涉仪结构的Cu ²⁺传感器。两段三芯光纤中间熔接一段单模光纤,在两段三芯光纤两端再分别耦合单模光纤,构成三芯-单模-三芯的传感结构。将壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)组成的CS/PVA复合膜、Cu ²⁺印迹复合膜和优化Cu ²⁺印迹复合膜分别涂覆在三芯光纤表面,利用复合膜对于Cu ²⁺的特定吸附引起的三芯光纤包层相对折射率的变化,实现对于Cu ²⁺浓度的精确检测。实验结果表明,随着Cu ²⁺浓度的增加,涂覆CS/PVA复合膜、Cu ²⁺印迹复合膜和优化Cu ²⁺印迹复合膜的光纤传感器透射谱监测波谷分别发生了红移、红移和蓝移。对比分析发现,涂覆优化Cu ²⁺印迹复合膜的传感器对于Cu ²⁺的响应最优,其响应灵敏度为62.258 pm·μmol ^-1·L,检测限约为0.602 μmol·L ^-1,且具有优秀的选择性和良好的pH稳定性。该传感器具有易制备、结构简单等优点,在水质Cu ²⁺的高选择监测方面有潜在的应用价值。

水凝胶是一种具有三维网络结构的新型功能高分子材料。 水凝胶因其可注射性、 良好的组织相容性、 无毒副作用、 在生物体内可降解性、 环境敏感性广泛用于药物释控、 吸附材料、 仿生工程、 光纤传感、 组织工程、 智能穿戴等方面。 水凝胶的传感主要是随着外界环境因素的改变, 引起溶胀度的不同, 导致水分子填补凝胶内部孔洞的程度不同, 呈现出水凝胶整体折射率变化的过程。 为了研究不同的溶胀度对水凝胶折射率的影响, 以壳聚糖为原料, 以过硫酸铵, N,N-亚甲基双丙烯酰胺分别作为引发剂和交联剂, 与丙烯酸接枝反应, 在氮气的环境中以化学方式制备壳聚糖水凝胶。 通过设计测量结构、 搭建实验平台, 检测了壳聚糖水凝胶的溶胀特性并对凝胶的溶胀度进行了标定; 以卤钨灯作为光源, 通过光谱仪检测了壳聚糖水凝胶透射光谱; 运用光在介质面传播特性与光波的偏振性原理, 对壳聚糖水凝胶透射光谱进行分析, 研究了不同溶胀度下壳聚糖水凝胶折射率的变化规律, 发现了不同溶胀度下凝胶对不同波长光波的折射能力存在差异性; 通过对数据的处理, 计算了波长为400 nm时, 凝胶折射率随溶胀度变化的范围及灵敏度Q1。 通过对实验数据的拟合, 得出了壳聚糖水凝胶折射率对溶胀度、 波长的响应规律且拟合度较高, 为壳聚糖水凝胶在光学传感方面的应用提供了实验基础。 通过实验, 说明了壳聚糖水凝胶有着优秀的溶胀特性、 较宽的折射率变化范围及较高的灵敏度, 在智能穿戴、 仿真皮肤、 光学传感等领域的应用有一定的优势。

以柠檬酸与壳聚糖为主要原料, 以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶合剂, 合成了一种壳聚糖衍生物(CS-g-CA)。然后将CS-g-CA与掺杂试剂N-(2-羟乙基)-乙二胺通过水热法合成了壳聚糖衍生物聚合物碳点(P(CS-g-CA)Ds)。采用荧光光谱、紫外光谱、透射电镜对P(CS-g-CA)Ds进行了表征和性能测试。结果表明该聚合物碳点具有良好的荧光性能, 有较高的量子产率(54.7%)和较长的荧光寿命(13.12 ns)。将P(CS-g-CA)Ds应用于金属离子检测中, 发现P(CS-g-CA)Ds对Pd2+有良好的选择性, 其检测极限为63.3 nmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命以及不同温度下猝灭常数的测定研究了Pd2+对P(CS-g-CA)Ds的荧光猝灭机制, 结果均表明其猝灭机制为静态猝灭。

采用化学共沉淀法制备了磁性壳聚糖, 然后以制得磁性壳聚糖纳米粒子为基体, 利用层层自组装原理, 在磁性壳聚糖表面原位生长ZnS∶Fe纳米晶, 制备得到磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子。采用XRD和VSM对其进行表征, 结果表明, 制备得到的磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子具有超顺磁性能, 室温下饱和磁化强度为15.88 A·m2·kg-1。以孔雀石绿为模型污染物, 采用UV-Vis手段研究磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子的光催化降解性能。 实验结果表明, 向初始浓度为10 mg/L孔雀石绿溶液中加入100 mg/L磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子, 60 min时孔雀石绿的去除率为95.3%, 重复使用5次后, 降解率略有降低(从95.3%降低到80.8%), 其反应过程符合假一级动力学的假设。因此, 磁性壳聚糖/ZnS∶Fe复合纳米粒子可以光催化降解孔雀石绿。

以壳聚糖为碳源通过水热法合成碳点, 对影响碳点荧光强度的水热温度、水热时间和壳聚糖质量分数进行考察。通过紫外分光光度计、荧光分光光度计、原子力显微、Fourier红外光谱仪、X-ray光电子能谱、X射线衍射仪对壳聚糖碳点的光学性质、化学结构、晶体结构、形貌结构等进行表征分析。结果表明, 在水热温度200 ℃、水热时间9 h、壳聚糖质量分数2%的条件下制备得到的壳聚糖碳点量子产率为32.86%。碳点呈现出主要尺寸为3～10 nm的球形颗粒状, 且在波长335 nm激发下, 发射峰位于410 nm（蓝)。对金属离子的选择性研究分析表明, Fe3+对碳点溶液的荧光猝灭效应最显著, 说明碳点对Fe3+具有较好敏感性和高选择性, 且荧光猝灭效率对Fe3+浓度在0～100 μmol/L范围内呈现线性响应, 因此有望将碳点作为荧光探针应用于Fe3+的检测表征。

为了提高壳聚糖的水溶性及其止血方面的性能, 将壳聚糖(CS)纳米化, 并引入具有抗菌作用的Ag+离子和凝血辅助作用的Ca2+离子, 制备出纳米壳聚糖金属离子复合止血材料。首先, 采用离子交换法制备纳米壳聚糖(nmCS), 再分别加入AgNO3和饱和CaCl2溶液, 制得nmCS-Ag、nmCS-Ca、nmCS-Ag-Ca复合材料。然后, 采用 FTIR、XRD、SEM等手段对复合材料的结构进行表征。最后, 对复合物的凝血、止血性能进行了测试。实验结果表明: 改性后的壳聚糖IR图谱在1 647 cm-1和1 560 cm-1处出现了纳米壳聚糖钠盐的特征吸收峰; 复合了金属离子的纳米壳聚糖在XRD图谱中表现出了Ag+、Ca2+的晶型特征; 扫描电镜显示nmCS-Ag中Ag+有部分析出而nmCS-Ca的复合效果较好; nmCS-Ag-Ca的凝血、止血效果要优于nmCS-Ag和nmCS-Ca, 同时nmCS-Ag和nmCS-Ca的凝血、止血效果要优于nmCS。测试结果表明, 成功制备了纳米壳聚糖金属离子复合止血材料。