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细菌纤维素及其复合材料在环境领域应用的研究进展

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复合材料学报 2021年第8期38卷 2418-2427页

作者：张艳孙怡然于飞马杰同济大学环境科学与工程学院上海200092 同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 上海污染控制与生态安全研究院上海200092

细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)是一种由微生物发酵产生的细胞外多糖,作为一种新型的环境友好生物材料,细菌纤维素具有高纯度、高吸水性,优异的机械强度及生物相容性高等优点,在生物医学、化工及食品等诸多领域展现出广阔的应用前... 详细信息

细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)是一种由微生物发酵产生的细胞外多糖,作为一种新型的环境友好生物材料,细菌纤维素具有高纯度、高吸水性,优异的机械强度及生物相容性高等优点,在生物医学、化工及食品等诸多领域展现出广阔的应用前景。本文系统性地介绍了BC的结构和特性,对BC的制备工艺和影响因素进行了总结,并分析了化学改性、原位改性和纳米材料复合改性等改性方法对BC的结构与特性的影响,对BC在环境处理技术(吸附、过滤、光催化)中的应用进展进行了概述,最后对BC的研究进展及其发展方向进行了总结和展望。

关键词：细菌纤维素环境友好生物材料复合材料吸附过滤光催化

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细菌纤维素纳米纤维稳定乳液的性能

高等学校化学学报 2013年第6期34卷 1475-1482页

作者：贾原媛万同霍明明闫蒙蒙贾士儒陈晗周余来天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室天津300457 南方医科大学广州510515 吉林大学药学院长春130021

采用超声和高压均质两种方式分散的细菌纤维素(BC)悬浮液制备了BC纳米纤维稳定的水包油型Pickering乳液,并考察了纤维用量、pH值和机械分散方式对乳液稳定性的影响.结果表明,乳液的稳定性随纳米纤维用量的增加而增加;碱性条件比酸性条... 详细信息

采用超声和高压均质两种方式分散的细菌纤维素(BC)悬浮液制备了BC纳米纤维稳定的水包油型Pickering乳液,并考察了纤维用量、pH值和机械分散方式对乳液稳定性的影响.结果表明,乳液的稳定性随纳米纤维用量的增加而增加;碱性条件比酸性条件制备的乳液稳定性高,且在pH=12时达到最高.用高压均质方式分散的BC稳定乳液的效果优于采用超声方式分散的BC的效果,这是由于高压均质后的纤维较短,可以提供更多的纳米纤维稳定乳液.计算结果表明,BC纳米纤维在液体石蜡/水界面上的三相接触角为72.5°,说明BC适合稳定水包油型乳液.

关键词：细菌纤维素 Pickering乳液稳定性接触角屈服应力界面张力

细菌纤维素-ZnO/水性聚氨酯复合薄膜的制备与性能

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复合材料学报 2020年第12期37卷 3026-3034页

作者：吴景曾威邝美霞钟成天津科技大学化工与材料学院天津300457 天津科技大学食品营养与安全国家重点实验室天津300457

以细菌纤维素(BC)为模板,以ZnSO4、NaOH和尿素为原料,通过水热法制备了具有新型刷状结构的细菌纤维素-ZnO(BC-ZnO)复合颗粒,尺寸约为3~5μm,其中BC含量约为19wt%,并对其可能的形成机制进行阐述。将不同含量的BC-ZnO复合颗粒通过原位聚... 详细信息

以细菌纤维素(BC)为模板,以ZnSO4、NaOH和尿素为原料,通过水热法制备了具有新型刷状结构的细菌纤维素-ZnO(BC-ZnO)复合颗粒,尺寸约为3~5μm,其中BC含量约为19wt%,并对其可能的形成机制进行阐述。将不同含量的BC-ZnO复合颗粒通过原位聚合法引入到水性聚氨酯(WPU)中得到细菌纤维素-ZnO/水性聚氨酯(BC-ZnO/WPU)复合薄膜,对复合膜的结构与性能进行了表征。结果表明:复合颗粒在WPU中分散良好;复合膜的拉伸强度在BC-ZnO含量为1.0wt%时达到最高,相较于纯WPU提高了84.6%;吸水率从16.5%降到4.9%;BC-ZnO的引入提高了复合膜的初始热稳定性;复合膜具有良好的抗菌性,当BCZnO含量为1.3wt%时,对金黄色葡萄球菌的抗菌率超过99%,对大肠杆菌的抗菌率超过85%。

关键词：细菌纤维素 ZnO 水性聚氨酯复合材料改性

细菌纤维素@聚吡咯-单壁碳纳米管导电膜的制备与表征

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复合材料学报 2019年第3期36卷 723-729页

作者：董丽攀李政王福迎丁英杰巩继贤张健飞天津工业大学纺织科学与工程学院先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387

为了获得柔性高电导率导电材料,以细菌纤维素(BC)、吡咯(Py)和单壁碳纳米管(SWCNTs)为原料,在不添加任何黏合剂的情况下,通过简单的原位氧化聚合和真空过滤法制备了BC@聚Py-SWCNTs(BC@PPySWCNTs)新型导电膜。通过SEM、FTIR对BC@PPy-SWC... 详细信息

为了获得柔性高电导率导电材料,以细菌纤维素(BC)、吡咯(Py)和单壁碳纳米管(SWCNTs)为原料,在不添加任何黏合剂的情况下,通过简单的原位氧化聚合和真空过滤法制备了BC@聚Py-SWCNTs(BC@PPySWCNTs)新型导电膜。通过SEM、FTIR对BC@PPy-SWCNTs复合膜的表面形貌、化学成分进行表征。研究了BC@PPy-SWCNTs膜的电化学性能。结果表明,在SWCNTs添加量为4.7%(质量比)时,BC@PPy-SWCNTs复合膜的电导率可达到6.42S·cm-1,相比BC@PPy有了很大提高,在充电电流为5mA·cm^(-2)时,其面积电容可达到0.53F·cm^(-2),其能量密度达0.036mWh·cm^(-2),功率密度达到1.75mW·cm^(-2)。BC@PPy-SWCNTs膜拓宽了电极材料的种类,有望应用于超级电容器、电池及传感器等领域。

关键词：细菌纤维素聚吡咯单壁碳纳米管电极复合材料膜电导率面积电容

细菌纤维素增强的低共熔溶剂导电离子凝胶及柔性传感器

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高分子学报 2023年第11期54卷 1740-1752页

作者：陈梦杰李志健周宏伟刘汉斌陕西科技大学轻工科学与工程学院(柔性电子学院) 西安710021 西安工业大学材料与化工学院西安710021

针对目前导电离子凝胶传感材料力学性能不足的问题,以甜菜碱(Betaine)、衣康酸(IA)、丙烯酰胺(AM)和细菌纤维素(BC)为原料,开发了一种具有高拉伸强度的导电离子凝胶,并研究了该凝胶的机械力学和传感性能,探索了其在人体运动监测领域的... 详细信息

针对目前导电离子凝胶传感材料力学性能不足的问题,以甜菜碱(Betaine)、衣康酸(IA)、丙烯酰胺(AM)和细菌纤维素(BC)为原料,开发了一种具有高拉伸强度的导电离子凝胶,并研究了该凝胶的机械力学和传感性能,探索了其在人体运动监测领域的实际应用.结果表明,由于引入BC,导电离子凝胶获得了较强的拉伸强度(689 kPa).同时,该导电离子凝胶可以在230 ms内监测200%范围内的拉伸变形,且具有很好的透明性,在2 mm厚度下,透射率可达87.64%.将该导电离子凝胶贴合在人体皮肤表面,可监测各种人体运动(如手指,手肘,手腕,膝盖等关节弯曲),在智能穿戴及医疗健康领域具有广阔的应用前景.

关键词：低共熔溶剂细菌纤维素柔性传感器导电离子凝胶

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

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材料研究学报 2010年第5期24卷 540-546页

作者：张秀菊陈文彬林志丹姚佳暨南大学理工学院材料系广州510632

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/B... 详细信息

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce^(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La^(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。

关键词：复合材料细菌纤维素稀土二氧化钛光催化甲基橙

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细菌纤维素合成与鉴定研究综述

化工进展 2020年第S2期39卷 262-268页

作者：赵鑫熊健力任叶琳杨家鑫李伟韩雪容长春理工大学生命科学技术学院吉林长春130022

细菌纤维素(BC)因其独特性能被广泛应用于医药、食品等领域,目前其高产量菌株筛选、合成成本降低及合成途径改良等成为研究热点。本文依据国内外文献并结合团队研究成果对BC合成与鉴定的相关研究进行综述。首先对BC合成菌筛选及碳源利... 详细信息

细菌纤维素(BC)因其独特性能被广泛应用于医药、食品等领域,目前其高产量菌株筛选、合成成本降低及合成途径改良等成为研究热点。本文依据国内外文献并结合团队研究成果对BC合成与鉴定的相关研究进行综述。首先对BC合成菌筛选及碳源利用的研究进行了分析,总结了降低BC合成成本的研究思路。其次对鉴定菌株合成产物的方法进行了归纳,总结了不同方法的特点。然后结合本团队筛选出的BC生产菌XJL-06-4 BC合成酶基因分析结果,综述了BC合成途径、合成酶存在形式以及基因水平调控作用,为BC在分子水平上通过改变合成途径提高产量提供新思路。最后,总结BC微生物发酵生产存在的问题,多角度提出解决方案。

关键词：细菌纤维素碳源利用产物鉴定合成途径合成酶

细菌纤维素/聚谷氨酸复合水凝胶的辐照制备及性能

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高分子材料科学与工程 2017年第7期33卷 167-171,178页

作者：戴丽莎房邦仁梁朝伟曾戎屠美赵剑豪暨南大学化学与材料学院材料科学与工程系广东广州510632

采用Co^(60)-γ射线辐照交联法制备细菌纤维素/聚谷氨酸(BC/PGA)复合水凝胶。采用红外光谱和扫描电子显微镜等对复合水凝胶的结构进行表征,研究了BC引入对复合水凝胶的凝胶分数、热失重、溶胀性能、压缩性能和流变性能的影响,并利用CCK-... 详细信息

采用Co^(60)-γ射线辐照交联法制备细菌纤维素/聚谷氨酸(BC/PGA)复合水凝胶。采用红外光谱和扫描电子显微镜等对复合水凝胶的结构进行表征,研究了BC引入对复合水凝胶的凝胶分数、热失重、溶胀性能、压缩性能和流变性能的影响,并利用CCK-8法对复合水凝胶进行了细胞毒性评价。研究结果表明,辐照作用下BC纳米纤维和PGA形成双交联复合凝胶网络,BC可有效增加复合水凝胶的压缩强度、储能模量(G')和凝胶分数,降低复合水凝胶的平衡溶胀度。50kGy辐照剂量下,相对于纯PGA水凝胶,复合水凝胶压缩强度增大5倍,G'增大10倍。同时复合水凝胶无细胞毒性,可安全应用于生物医学领域。

关键词：细菌纤维素聚谷氨酸复合水凝胶辐照交联

细菌纤维素/聚乳酸互穿网络复合材料的结晶与熔融

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复合材料学报 2015年第5期32卷 1294-1300页

作者：李红月卢秀萍杨华胡静雯天津科技大学材料科学与化学工程学院天津300457

为了研究细菌纤维素(BC)网络结构对聚乳酸(PLA)结晶与熔融过程的影响,以PLA为基体,BC为增强体,通过PLA-三氯甲烷溶液与BC-无水乙醇分散液的共混扩散制备了具有互穿网络结构的BC/PLA生物复合材料。采用SEM、偏光显微镜(POM)、DSC和莫志深... 详细信息

为了研究细菌纤维素(BC)网络结构对聚乳酸(PLA)结晶与熔融过程的影响,以PLA为基体,BC为增强体,通过PLA-三氯甲烷溶液与BC-无水乙醇分散液的共混扩散制备了具有互穿网络结构的BC/PLA生物复合材料。采用SEM、偏光显微镜(POM)、DSC和莫志深(MO)模型研究了复合材料的微观形态、球晶形貌、非等温结晶动力学和熔融行为。结果表明:采用溶液共混扩散法可得到以BC为骨架、PLA缠绕其表面的互穿网络结构的复合材料。随降温速率增加,BC/PLA复合材料的结晶温度、熔融温度和相对结晶度均下降。BC可作为异相成核剂,适量添加可同时提高BC/PLA复合材料的结晶速率和相对结晶度,细化球晶尺寸。MO模型可较好地描述BC/PLA复合材料的非等温结晶动力学行为。

关键词：细菌纤维素聚乳酸互穿网络复合材料形态熔融结晶动力学