分子模拟技术在壳聚糖功能材料开发和应用中的研究进展

壳聚糖因其优良的生物相容性、可再生性、生物降解性以及絮凝、吸附性而被广泛应用于医药、能源、环保等领域。随着统计力学和计算机科学的快速发展,应用分子模拟研究壳聚糖材料的开发和应用已成为热点。本文综述了近年来分子模拟技术在该领域的研究进展,归纳了分子模拟的基本方法及特点,详述了以量子化学为基础的分子模拟软件Materials Studio在壳聚糖研究中的常用模块以及应用。在此基础上,介绍了利用分子模拟对壳聚糖分子结构、微观反应机理、相容性的分析与预测,以及壳聚糖在生物医用材料、燃料电池、缓蚀剂、水处理应用领域的分子模拟研究进展,总结分析了分子模拟方法在壳聚糖功能材料开发和应用中的优势以及在微观机理探索方面的不足,提出了采用多尺度模拟、与机器学习相结合等提高模拟结果准确性和计算速度的研究方法,为未来设计开发新型壳聚糖材料提供新的思路。     

磁性壳聚糖微球的改性研究进展及其在水处理中的应用

磁性壳聚糖微球(Magnetic chitosan microsphere,MCM)是一种新型吸附材料,具有独特的磁响应特性和良好的吸附性能,以其突出的环保和可控性在生物医学、食品工程和污水处理等许多领域受到高度重视。传统方法制备的MCM存在纳米粒子易溶于酸性溶液、应用范围窄等问题,因此研究者们在其优化改性方面展开了大量工作。本文从磁性纳米粒子改性和壳聚糖改性两个方面详细综述了优化MCM的研究进展,包括磁性纳米粒子的修饰与替换,壳聚糖分子印迹改性、接枝改性、金属螯合改性、烷基化改性等方法。总结了改性后MCM对废水中重金属离子、印染废料中阴阳离子染料的吸附情况和去除效果。最后讨论了改性MCM面临的问题与挑战,展望了其未来发展趋势,提出了进一步提高改性MCM应用效率的方法和设想。     

壳聚糖及其改性膜的研究进展及在水处理领域的应用

壳聚糖及其衍生物具有功能基团丰富、化学活性强、亲水性高、易从可再生资源中获得等优势,是去除水体中杂质的理想材料。由于分子内和分子间的氢键作用、范德华力以及分子的规整性使壳聚糖易成膜,将壳聚糖与膜分离技术结合制备抗污染性能强、选择特异性高、活性吸附位点丰富、稳定性强且具有良好再生能力的壳聚糖膜,并应用在废水处理领域成为国内外学者研究的热点。本文围绕壳聚糖及其改性膜的研究进展及在废水处理上的应用进行综述,分别从壳聚糖作为成膜基质和膜表面修饰材料两个方面进行详细介绍。总结了共混改性、交联改性、印迹改性以及新型的磁性纳米粒子负载改性、表面等离子体改性、MOFs改性等改性方法对壳聚糖膜性能的影响及在水处理中的应用效果,最后对壳聚糖膜在分离领域的发展方向进行了展望。