隨著人們對(duì)環(huán)境資源的日益重視以及對(duì)食品質(zhì)量安全要求的提高,利用天然高分子制成可降解的綠色功能型食品包裝材料越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。殼聚糖（Chitosan,CS）是一種生物相容性好、可再生、資源豐富的天然多糖類(lèi)生物大分子,具有優(yōu)良的抗菌、成膜性,是理想的食品包裝用生物質(zhì)材料之一,但較差的機(jī)械力學(xué)性能以及阻隔性能,較窄的抗菌譜限制了其在食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此,本研究擬通過(guò)一種天然抗菌物質(zhì)迷迭香酸（Rosmarinic acid,RA）對(duì)石墨烯的衍生物氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）進(jìn)行功能化改性,合成一種兼具優(yōu)異的增強(qiáng)性能和抗菌性能的雙功能碳基助劑氧化石墨烯/迷迭香酸（GO-RA）,并以此與殼聚糖共混復(fù)合制備出高強(qiáng)度、高阻隔、高抗菌性能的殼聚糖基食品包裝材料。具體研究如下:（1）以天然抗菌物質(zhì)RA對(duì)GO進(jìn)行功能化改性制備出了GO-RA復(fù)合材料,采用FTIR、UV-Vis、XRD、TG、SEM和TEM等對(duì)其進(jìn)行表征。結(jié)果表明,RA接枝在GO片層上能夠進(jìn)一步削弱其層間的范德華力,使其層間距增加,這有利于阻止GO的團(tuán)聚現(xiàn)象,增加其分散穩(wěn)定性;GO-RA與GO相比熱穩(wěn)定性有所降... 

【文章來(lái)源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

殼聚糖結(jié)構(gòu)式[15]

第一章緒論61.3石墨烯類(lèi)材料概述石墨烯類(lèi)材料（GMs）包括石墨烯，氧化石墨烯、還原氧化石墨烯[41]。石墨烯（Graphene）是由碳原子以sp2方式雜化緊密排列,形成六角型蜂窩狀單層二維平面結(jié)構(gòu)，是由英國(guó)Manchester大學(xué)的兩位科學(xué)家Geim和Novoselov于2004年成功地從石墨中剝離而來(lái)[42]。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料，其單層層厚約為0.3354nm，是構(gòu)筑富勒烯（零維結(jié)構(gòu)）、碳納米管（一維結(jié)構(gòu)）和石墨（三維結(jié)構(gòu)）等碳材料的基本單元。石墨烯原子間的作用力很強(qiáng),每個(gè)碳原子分別與周?chē)钹徑钠渌?個(gè)碳原子形成σ鍵，π電子與其它碳原子的π電子形成大π鍵，這種特殊的結(jié)構(gòu)使得石墨烯具有許多優(yōu)異的理化學(xué)性質(zhì)，例如髙導(dǎo)電性、高熱傳導(dǎo)率、高透明度、優(yōu)異的力學(xué)性能、高硬度以及大的比表面積和穩(wěn)定的化學(xué)性能等[43]，正是因?yàn)檫@些優(yōu)異的特質(zhì)吸引了研究者們的廣泛關(guān)注。理論上石墨烯是只有一個(gè)碳原子厚度的二維片層結(jié)構(gòu),但是在實(shí)際研究及應(yīng)用中,絕對(duì)單層的石墨烯很難制備與保存，此外石墨烯結(jié)構(gòu)表面沒(méi)有親水基團(tuán),難以溶解在水中,而且由于石墨烯片層之間存在范德華力和π-π堆積作用很容易團(tuán)聚[44],這些缺點(diǎn)嚴(yán)重地限制了它在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。圖1-2石墨烯構(gòu)筑成富勒稀，碳納米管和石墨的示意圖[45]Fig.1-2Schematicdiagramofgraphenebuildingintofullerene,carbonnanotubesandgraphite1.3.1氧化石墨烯結(jié)構(gòu)與性質(zhì)石墨烯由于其易團(tuán)聚和憎水性的缺點(diǎn)，不利于后續(xù)加工以及與其它材料的相互作用，因此，在它的應(yīng)用過(guò)程會(huì)利用其氧化形態(tài)，即我們所熟知的氧化石墨烯。氧化石墨烯（GrapheneOxide，GO）是石墨稀的一種衍生物，其結(jié)構(gòu)與石墨烯基本相同，不同的是GO在二維片狀基面的表面和邊緣引進(jìn)了大量的含

殼聚糖/功能化氧化石墨烯復(fù)合膜的制備及其性能研究7氧基團(tuán)如羥基（-OH）、環(huán)氧基（-C(O)C-）、羧基（-COOH）以及羰基（-C=O）等，這些含氧基團(tuán)使得石墨烯層間的大π鍵遭到破壞，但同時(shí)層間的范德華力也因此而得到削弱，團(tuán)聚現(xiàn)象得到了減輕，從而表現(xiàn)出與石墨烯完全不同的性質(zhì)[46,47]。含氧基團(tuán)破壞了大π鍵，雖然使得GO幾乎完全喪失了導(dǎo)電能力，但是這些含氧基團(tuán)使得GO具有很強(qiáng)的親水性，彌補(bǔ)了石墨烯憎水性的缺陷；而且這些含氧基團(tuán)是良好的反應(yīng)活性位點(diǎn)，可以通過(guò)非共價(jià)鍵、共價(jià)鍵的方式與其他的小分子、大分子、離子以及聚合物等發(fā)生相互作用[48]；另外氧化石墨烯還具有良好的抗菌活性，并且在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞表現(xiàn)出無(wú)明顯的毒性，具有良好的生物相容性[49]，這些優(yōu)異的性質(zhì)使得GO在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、包裝材料等[50-52]各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地應(yīng)用。圖1-3氧化石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖[53]Fig.1-3SchematicdiagramofGOstructure1.3.2氧化石墨烯的制備方法氧化石墨烯一般由石墨經(jīng)強(qiáng)酸氧化而得，傳統(tǒng)的制備方法主要有Brodie法、Staudenmaier法、Hofmann法和Hummers法[46]。目前氧化石墨烯的制備工藝相對(duì)成熟，其中改進(jìn)的Hummers法[54]采用濃硫酸和磷酸混合后加入高錳酸鉀、石墨粉進(jìn)行分步氧化反應(yīng)，得到的氧化石墨經(jīng)超聲波振蕩剝離，可以在水中均勻分散形成單層的氧化石墨烯水溶液，它的制備過(guò)程較為簡(jiǎn)單安全，氧化效果好，結(jié)構(gòu)缺陷少，是最常用的一種方法。1.3.3氧化石墨烯的抗菌機(jī)理氧化石墨烯是一種新型的綠色廣譜抗菌材料，具有無(wú)細(xì)菌耐藥性的特點(diǎn)。關(guān)于其抗菌機(jī)理現(xiàn)在還處于探索階段，一般認(rèn)為有以下三個(gè)理論[55-58]：機(jī)械破

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