【摘 要】
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气凝胶是一种由溶胶-凝胶材料衍生而来的合成多孔轻质材料,具有高孔隙率、比表面积、低密度、低热导率和低介电常数等独特的性能,使其在储能、吸附、隔热、阻燃等领域具有广阔的应用前景。淀粉气凝胶制备简单,原料廉价易得、可再生,并具有许多潜在用途,因此淀粉气凝胶获得越来越多的关注。本文利用木薯淀粉为原料,采用溶胶-凝胶及冷冻干燥的方法制备木薯淀粉气凝胶,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、比表
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气凝胶是一种由溶胶-凝胶材料衍生而来的合成多孔轻质材料,具有高孔隙率、比表面积、低密度、低热导率和低介电常数等独特的性能,使其在储能、吸附、隔热、阻燃等领域具有广阔的应用前景。淀粉气凝胶制备简单,原料廉价易得、可再生,并具有许多潜在用途,因此淀粉气凝胶获得越来越多的关注。本文利用木薯淀粉为原料,采用溶胶-凝胶及冷冻干燥的方法制备木薯淀粉气凝胶,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪(BET)等手段对其结构和性能进行表征测定,考察了淀粉浓度、糊化温度和壳聚糖添加量以及交联剂对木薯淀粉气凝胶结构和吸附性能的影响;同时探究了木薯淀粉气凝胶药物负载和缓释性能及其动力学。主要的研究内容和结论如下:(1)木薯淀粉气凝胶具有三维孔状结构,当木薯淀粉浓度为15%,糊化温度为95℃时,获得的木薯淀粉气凝胶比表面积1.12 m~2/g,平均孔径为5.16 nm。木薯淀粉气凝胶的吸附性能与其微观结构有关。吸附动力学模型的拟合结果表明木薯淀粉气凝胶对亚甲基蓝的吸附过程遵循准二级吸附动力学模型,属于化学吸附;通过等温吸附模型拟合结果显示淀粉气凝胶对亚甲基蓝的吸附过程更适用于Langmuir模型,通过拟合计算得到木薯淀粉气凝胶的单分子层吸附容量为121.64 mg/g。(2)制备的壳聚糖-木薯淀粉复合气凝胶的比表面积在0.41-1.22 m~2/g之间,平均孔径在6.19-69.78 nm。吸附动力学拟合的结果表明壳聚糖-木薯淀粉复合气凝胶对亚甲基蓝的吸附过程更符合准二级吸附动力学模型,属于化学吸附;吸附等温曲线的拟合结果表明壳聚糖-淀粉复合气凝胶对亚甲基蓝的吸附过程在40℃~60℃时更适用于Langmuir模型,并且随着温度的提高,气凝胶的单分子层吸附容量也随之增加。(3)木薯淀粉气凝胶(SA)以及壳聚糖-木薯淀粉复合气凝胶(C-SA)均能将有效地吸附并保留对乙酰氨基酚。体外负载溶出实验表明,载药气凝胶的药物释放速率主要受体系p H的影响。相比之下,C-SA有更好的缓释性能。释放动力学模型拟合的结果表明SA和C-SA的体外释放动力学更符合Korsmeyer-Peppa方程,相关系数R~2均明显优于其他动力学方程其模型指数中n均小于0.45,表明制备所得的载药气凝胶在两种不同的释放介质中主要以Fickian扩散作用释放药物。
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