Untitled ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶNG THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ VẬT LIỆU MỚI TỪ CHITOSAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HUẾ NĂM 2020 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶ[.]
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC - - ĐẶNG THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ VẬT LIỆU MỚI TỪ CHITOSAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HUẾ - NĂM 2020 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC - - ĐẶNG THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ VẬT LIỆU MỚI TỪ CHITOSAN Ngành Mã số : HÓA HỮU CƠ : 44 01 14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học TS NGUYỄN THANH ĐỊNH TS LÊ QUỐC THẮNG HUẾ - NĂM 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thanh Định TS Lê Quốc Thắng, người thầy tận tình hướng dẫn hỗ trợ tơi suốt q trình thực luận án Khơng kiến thức chun mơn, q Thầy cịn giúp học cách tiếp cận giải vấn đề khoa học vấn đề liên quan khác Tôi xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế - Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa học, Đại học Huế - Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế - Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế - Phòng Đào tạo Sau Đại học, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Trần Thị Văn Thi, PGS TS Nguyễn Hải Phong, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi nhiều q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin chân thành cám ơn quý thầy cô, bạn bè khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế tận tình dạy dỗ, giúp đỡ, sát cánh bên tơi suốt q trình học tập, cơng tác q trình hồn thành luận án Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, chồng người thân gia đình, bạn bè giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Tác giả luận án Đặng Thị Thanh Nhàn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết nêu luận án trung thực, xác, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Đặng Thị Thanh Nhàn i MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ .xii DANH MỤC CÁC BẢNG xiii MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3 CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 VẬT LIỆU CHITOSAN, CHITOSAN TAN TRONG NƯỚC 1.1.1 Sơ lược chitosan 1.1.2 Chitosan tan nước 1.2 VẬT LIỆU POLYMER DẪN POLYTHIOPHENE/CHITOSAN 11 1.2.1 Polythiophene 11 1.2.2 Polythiophene/chitosan 15 1.3 SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CHẤT NỀN ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC DỰA TRÊN POLYMER SINH HỌC 18 1.4 SƠ LƯỢC VỀ VẬT LIỆU ANOT PIN LITI-ION DỰA TRÊN SPINEL COBALT FERRITE 21 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 THỰC NGHIỆM 27 2.1.1 Hóa chất 27 2.1.2 Điều chế chitosan tan nước số vật liệu từ chitosan tan nước 28 ii 2.1.3 Tổng hợp polythiophene/chitosan ứng dụng phân tích điện hóa32 2.1.4 Tổng hợp COFE2O4/Carbon ứng dụng pin liti-ion 36 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 37 2.2.1 Phổ hồng ngoại 37 2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 38 2.2.3 Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ 38 2.2.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét 39 2.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua 40 2.2.6 Phân tích nhiệt trọng lượng 40 2.2.7 Phổ tán xạ lượng tia X 41 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HĨA 41 2.3.1 Phương pháp von – ampe vòng 41 2.3.2 Phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân 42 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 ĐIỀU CHẾ VÀ ĐẶC TRƯNG CÁC VẬT LIỆU TỪ CHITOSAN TAN TRONG NƯỚC 43 3.1.1 Điều chế, đặc trưng chitosan chitosan tan nước 43 3.1.2 Điều chế hydrogel chitosan 52 3.1.3 Điều chế đặc trưng aerogel WSC-glyoxal 52 3.1.4 Điều chế đặc trưng vi cầu chitosan 59 3.1.5 Điều chế đặc trưng màng chitosan 61 3.2 TỔNG HỢP POLYTHIOPHENE/CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH ĐIỆN HĨA 64 3.2.1 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu polythiophene/chitosan 65 3.2.2 Một số đặc trưng vật liệu polythiophene/chitosan 73 3.2.3 Đánh giá ứng dụng biến tính điện cực than thủy tinh để phát đồng thời axit uric, xanthin, hypoxanthin cafein 78 3.3 TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE CoFe2O4/CARBON VÀ ỨNG DỤNG LÀM ANOT PIN LITI - ION 95 iii 3.3.1 Tổng hợp đặc trưng vật liệu CoFe2O4/chitosan 95 3.3.2 Tổng hợp đặc trưng vật liệu CoFe2O4/Carbon 99 3.3.3 Đánh giá khả ứng dụng vật liệu CoFe2O4/Carbon làm anot pin Liti-ion 104 KẾT LUẬN 112 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Các chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Von-ampe hòa tan anot ASV Anodic Stripping Voltammetry BET Brunauer-Emmett-Teller BRB Britton–Robinson buffer Đệm Britton–Robinson CA Caffeine Cafein CE Counter Electrode Điện cực phụ trợ CFO CoFe2O4 CFO/C CoFe2O4/carbon CFO/CTS CoFe2O4/chitosan CNT Carbon nanotube Carbon nano ống CMCS carboxymethyl chitosan derivatives Dẫn xuất carboxymethyl chitosan CP Conducting polymer Polymer dẫn cộng cs CTS Chitosan Chitosan CV Cyclic Voltammetry Phương pháp von-ampe vòng DDA Degree of Deacetylation Độ deacetyl hóa DNA Deoxyribonucleic acid Axit deoxyribonucleic DP-ASV Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry Von-ampe hòa tan anot xung vi phân Điều kiện thí nghiệm ĐKTN Phổ tán xạ lượng tia X EDX Energy Dispersive X-ray Spectroscopy Ep Shipping Voltage Thế đỉnh hòa tan GCE Glassy carbon electrode Điện cực than thủy tinh v Các chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt HX Hypoxanthine Hypoxanthin Ip Shipping Current Dòng đỉnh hòa tan IR Infrared spectroscopy Phổ hồng ngoại LIB Lithium - ion battery Pin Liti-ion LOD Limit of Detection Giới hạn phát LOQ Limit of Quantification Giới hạn định lượng MQTB Mesoporous Mao quản trung bình P3HT Poly(3-hexylthiophene) Poly(3-hexylthiophen) PAn Polyaniline Polyanilin PPy Polypyrrole Polypyrol PTh Polythiophene Polythiophen PAn-CTS Polyaniline - chitosan Polyanilin - chitosan PPy-CTS Polypyrrole - chitosan Polypyrol - chitosan PTh/CTS Polythiophene/chitosan Polythiophen - chitosan Điện cực than thủy tinh biến tính polythiophene/chitosan PTh-CTS/GCE Điện cực than thủy tinh biến tính polythiophene/chitosan hoạt hóa điện hóa PThCTS(act)/GCE RE Reference Electrode Điện cực so sánh Rev Recovery Độ thu hồi RSD Relative Standard Deviation Độ lệch chuẩn tương đối SEI Solid Electrolyte Interphase Lớp điện ly rắn giao pha SEM Scanning Electron Microscopy Phương pháp hiển vi điện tử quét TEM Transmission Electron Microscopy Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua vi Các chữ viết tắt TGA Tiếng Anh Thermogravimetric analysis Tiếng Việt Phân tích nhiệt trọng lượng Tài liệu tham khảo TLTK Axit uric UA Uric acid UV-Vis Ultraviolet - visible spectroscopy VLĐHCT Template Vật liệu định hướng cấu trúc WE Working Electrode Điện cực làm việc WSC Water - soluble chitosan Chitosan tan nước XA Xanthine Xanthin XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X Phổ tử ngoại - khả kiến 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Duy Du, Đặng Văn Phú, Bùi Duy Cam, Nguyễn Quốc Hiến (2008) Nghiên cứu hiệu ứng cắt mạch chitosan tan nước xạ gamma Co-60 Tạp chí Hóa học, 46(1), 57–61 Đinh Quang Khiếu (2015), Một số phương pháp phân tích hóa lý, Nhà xuất Đại học Huế, Huế Lê Thị Lành, Nguyễn Thị Thanh Hải, Trần Thái Hòa (2012) Tổng hợp nano vàng sử dụng chitosan tan nước làm chất khử chất ổn định Tạp chí khoa học Đại học Huế, 5(74A), 65–75 Trần Đại Lâm, Nguyễn Tuấn Dung, Nguyễn Lê Huy, Lê Viết Hải (2017), Các phương pháp phân tích hóa lý vật liệu, Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội Tiếng Anh Ambade R.B., Ambade S.B., Shrestha N.K., et al (2017) Controlled growth of polythiophene nanofibers in TiO2 nanotube arrays for supercapacitor applications J Mater Chem A, 5, pp 172–180 Andersson M.R., Selse D., Berggren M., et al (1994) Regioselective Polymerization of 3-(4-octylphenyl)thiophene with FeCl3 Macromolecules, 27, pp 6503–6506 Ansari M.O., Khan M.M., Ansari S.A., et al (2015) Polythiophene nanocomposites for photodegradation applications: Past, present and future J Saudi Chem Soc., 19(5), pp 494–504 Barbarella G., Zambianchi M., Toro R Di, et al (1996) Regioselective oligomerization of 3-(alkylsulfanyl)thiophenes with ferric chloride J Org Chem., 61, pp 8285–8292 Basu A., Kunduru K.R., Abtew E., et al (2015) Polysaccharide-based 118 conjugates for biomedical applications Bioconjug Chem., 26(7), pp 1396– 1412 10 Bellamy L.J (1980), The infrared spectra of complex molecules, Chapman and Hall, New York, USA 11 Cabana J., Monconduit L., Larcher D., et al (2010) Beyond intercalationbased li-ion batteries: the state of the art and challenges of electrode materials reacting through conversion reactions Adv Energy Mater., 22, pp 170–192 12 Cabuk M., Yavuz M., Unal H.I., et al (2015) Synthesis, characterization, and enhanced antibacterial activity of chitosan-based biodegradable conducting graft copolymers Polym Compos., 36(3), pp 497–509 13 Cabuk M., Yavuz M., and Unal H.I (2016) Electrokinetic, electrorheological and viscoelastic properties of polythiophene-graft-chitosan copolymer particles Colloids Surfaces A Physicochem Eng Asp., 510, pp 231–238 14 Cao K., Jin T., Li Y., et al (2017) Recent progress on conversion reaction metal oxide anodes for Li ion batteries Mater Chem Front., 1, pp 2213– 2242 15 Chandrasekharan A., Hwang Y.J., Seong K., et al (2019) Acid-treated water-soluble chitosan suitable for microneedle-assisted intracutaneous drug delivery Pharmaceutics, 11, pp 209–313 16 Chang J., Chang K., Hu C., et al (2010) Improved voltammetric peak separation and sensitivity of uric acid and ascorbic acid at nanoplatelets of graphitic oxide Electrochem commun., 12, pp 596–599 17 Chen Z., Zhang H., Song Z., et al (2013) Combination of glyoxal and chitosan as the crosslinking system to improve paper wet strength Bioresources, 8(4), pp 6087–6096 18 Cheung R.C.F., Ng T.B., Wong J.H., et al (2015), Chitosan: An update on potential biomedical and pharmaceutical applications, Mar Drugs, 13(8), pp 5156-5186 19 Chu Y., Fu Z., and Qin Q (2004) Cobalt ferrite thin films as anode material for lithium ion batteries Electrochim Acta, 49, pp 4915–4921 119 20 Chung Y.C., Tsai C.F., and Li C.F (2006) Preparation and characterization of water-soluble chitosan produced by Maillard reaction Fish Sci., 72, pp 1096–1103 21 Collins A.M., Mann S., and Hall S.R (2010) Formation of cobalt-prussian blue nanoparticles in a biopolymer matrix Nanoscale, 2, pp 2370–2372 22 Cui L., Gao S., Song X., et al (2018) Preparation and characterization of chitosan membranes RSC Adv., 8, pp 28433–28439 23 Dai T., Tanaka M., Huang Y.-Y., et al (2011) Chitosan preparations for wounds and burns: antimicrobial and wound-healing effects Expert Rev Anti Infect Ther., 9(7), pp 857–879 24 Denkbas E.B., Seyyal M., and Piskin E (1999) 5-Fluorouracil loaded chitosan microspheres for chemoembolization J Microencapsul., 16(6), pp 741–749 25 Du D.X and Vuong B.X (2019) Study on preparation of water-soluble chitosan with varying molecular weights and its antioxidant activity Adv Mater Sci Eng., 2019, pp 1–8 26 Duan B., Zheng X., Xia Z., et al (2015) Highly biocompatible nanofibrous microspheres self-assembled from chitin in naoh/ urea aqueous solution as cell carriers Angew Chemie Int Ed, 54, 1–6 27 Duan J., Liang X., Cao Y., et al (2015) High strength chitosan hydrogels with biocompatibility via new avenue based on constructing nanofibrous architecture Macromolecules, 48(8), pp 2706–2714 28 Dutta P.K., Dutta J., and Tripathi V.S (2004) Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications J Sci Ind Res., 63, pp 20–31 29 Eren E., Aslan E., and Oksuz A.U (2014) The effect of anionic surfactant on the properties of polythiophene/ chitosan composites Polym Eng Sci., 54(11), pp 2632–2640 30 Ethirajan A., Ziener U., Chuvilin A., et al (2008) Biomimetic hydroxyapatite crystallization in gelatin nanoparticles synthesized using a miniemulsion process Adv Funct Mater., 18, pp 2221–2227 120 31 Farag R.K and Mohamed R.R (2013) Synthesis and characterization of carboxymethyl chitosan nanogels for swelling studies and antimicrobial activity Molecules, 18, pp 190–203 32 Feizbakhsh A and Ehteshami S (2016) Polythiophene – chitosan magnetic nanocomposite as a novel sorbent for disperse magnetic solid phase extraction of triazine herbicides in aquatic media Chromatographia, 79(17), pp 1177– 1185 33 Feizbakhsh A., Hossein A., Sarrafi M., et al (2016) Polythiophene-chitosan magnetic nanocomposite as a highly efficient medium for isolation of fluoxetine from aqueous and biological samples J Anal Methods Chem., 9, pp 1–11 34 Felix F.S., Ferreira L.M.C., Vieira F., et al (2015) Amperometric determination of promethazine in tablets using an electrochemically reduced graphene oxide modified electrode New J Chem., 39, pp 696–702 35 Feng F., Liu Y., Zhao B., et al (2012) Characterization of half N-acetylated chitosan powders and films Procedia Eng., 27, pp 718–732 36 Gao H., Liu S., Li Y., et al (2017) A critical review of spinel structured iron cobalt oxides based materials for electrochemical energy Energies, 10, pp 1787–1807 37 Giese M., Blusch L.K., Schlesinger M., et al (2016) Magnetic mesoporous photonic cellulose films Langmuir, 32, pp 9329–9334 38 Goodrich J.D and Winter W.T (2007) α-Chitin nanocrystals prepared from shrimp shells and their specific surface area measurement Biomacromolecules, 8, pp 252–257 39 Grunenfelder L.K., Herrera S., and Kisailus D (2014) Crustacean-derived biomimetic components and nanostructured composites Small, 10(16), pp 3207–3232 40 Guidelli R., Compton R.G., Feliu J.M., et al (2014) Defining the transfer coefficient in electrochemistry: An assessment (IUPAC Technical Report) Pure Appl Chem., 86(2), pp 245–258 121 41 Hai T.A.P and Sugimoto R (2018) Applied surface science surface modification of chitin and chitosan with poly( 3-hexylthiophene ) via oxidative polymerization Appl Surf Sci., 434, pp 188–197 42 Hamedi H., Moradi S., Hudson S.M., et al (2018) Chitosan based hydrogels and their applications for drug delivery in wound dressings: A review Carbohydr Polym., 199, pp 445–460 43 Han J., Zhou C., Wu Y., et al (2013) Self-assembling behavior of cellulose nanoparticles during freeze-drying: effect of suspension concentration, particle size, crystal structure, and surface charge Biomacromolecules, 14(5), pp 1529–1540 44 Hansen B.H and Dryhurst G (1971) Electrochemical oxidation of theobromine and caffeine at the pyrolytic graphite electrode Electroanal Chem Interfacial Electrochem., 30, pp 407–416 45 Heidari E.K., Kamyabi-gol A., Sohi M.H., et al (2018) Electrode materials for lithium ion batteries : A review J Ultrafine Grained Nanostructured Mater., 51(1), pp 1–12 48 Hirano S., Yamaguchi Y., and Kamiya M (2003) Water-soluble N-(N-fatty acyl)chitosans Macromol Biosci., 3, pp 629–631 46 Hood M.A., Mari M., and Muñ R (2014) Synthetic strategies in the preparation of polymer/inorganic hybrid nanoparticles Materials (Basel), 7, pp 4057–4087 47 Horwitz W and Albert R (1997) The concept of uncertainty as applied to chemical measurements Analyst., 122, pp 615–617 48 Hyeon T., Manna L., and Wong S.S (2015) Sustainable nanotechnology Chem Soc Rev., 44, pp 5755–5757 49 Hyie K.M., Normimi W., Abdullah R., et al (2013) The physical and magnetic properties of electrodeposited co-fe nanocoating with different deposition times J Nanomater., 2013, pp 1-6 50 Irimia-Vladu M (2014) ‘“Green”’ electronics: biodegradable and biocompatible materials and devices for sustainable future Chem Soc Rev., 122 43, pp 588–610 51 Jameela S.R., Kumary T V, Lal A V, et al (1998) Progesterone-loaded chitosan microspheres: a long acting biodegradable controlled delivery system J Control Release, 52, pp 17–24 52 Janardhanan S.K., Ramasamy I., and Nair B.U (2008) Synthesis of iron oxide nanoparticles using chitosan and starch templates Transit Met Chem., 33, pp 127–131 53 Jayakumar R., Prabaharan M., Sudheesh Kumar P.T., et al (2011) Biomaterials based on chitin and chitosan in wound dressing applications Biotechnol Adv., 29(3), pp 322–337 54 Jiang M., Wang K., Kennedy J.F., et al (2010) Preparation and characterization of water-soluble chitosan derivative by Michael addition reaction Int J Biol Macromol., 47, pp 696–699 55 Jing B., Li X., Liu G., et al (2014) Unusual formation of znco2o4 3d hierarchical twin microspheres as a high‐rate and ultralong‐life lithium‐ion battery anode material Adv Funct Mater., 24, pp 3012–3020 56 Kadib A El, Primo A., Molvinger K., et al (2011) Nanosized vanadium, tungsten and molybdenum oxide clusters grown in porous chitosan microspheres as promising hybrid materials for selective alcohol oxidation Chem a Eur J., 17, pp 7940–7946 57 Kaloni T.P., Giesbrecht P.K., Schreckenbach G., et al (2017) Polythiophene: from fundamental perspectives to applications Chem Mater., 29, pp 10248−10283 58 Kamala K., Sivaperumal P., and Rajaram R (2013) Extraction and characterization of water soluble chitosan from parapeneopsis stylifera shrimp shell waste and its antibacterial activity Int J Sci Res Publ., 3(4), pp 1–8 59 Kazemi M., Ghobadi M., and Mirzaie A (2018) Cobalt ferrite nanoparticles (CoFe2O4 MNPs ) as catalyst and support: magnetically recoverable nanocatalysts in organic synthesis Nanotechnol Rev., 7(1), pp 43–68 60 Khan F., Tanakab M., and Ahmad S.R (2015) Fabrication of polymeric 123 biomaterials: a strategy for tissue engineering and medical devices J Mater Chem B, 3, pp 8224–8249 61 Kim S and Rajapakse N (2005) Enzymatic production and biological activities of chitosan oligosaccharides (COS ): A review Carbohydr Polym., 62, pp 357–368 62 Knaul J.Z., Hudson S.M., and Creber K.A.M (1999) Crosslinking of chitosan fibers with dialdehydes: proposal of a new reaction mechanism J Polym Sci Part B Polym Phys., 37, pp 1079–1094 63 Ko M., Chae S., and Cho J (2015) Challenges in accommodating volume change of si anodes for li-ion batteries ChemElectroChem, 2, pp 1645–1651 64 Kubota N and Eguchi Y (1997) Facile preparation of water-soluble Nacetylated chitosan and molecular weight dependence of its water-solubility Polym J., 29(2), pp 123–127 65 Kubota N., Tatsumoto N., Sano T., et al (2000) A simple preparation of half N-acetylated chitosan highly soluble in water and aqueous organic solvents Carbohydr Res., 324, pp 268–274 66 Kumar M.N.V.R., Muzzarelli R.A.A., Muzzarelli C., et al (2004) Chitosan chemistry and pharmaceutical perspectives Chem Rev., 104(12), pp 6017– 6084 67 Kumar P.R., Kollu P., Santhosh C., et al (2014) Enhanced properties of porous CoFe2O4 – reduced graphene oxide composites with alginate binders for Li-ion battery applications New J Chem., 38, pp 3654–3661 68 Kuroda Y and Kuroda K (2017) Templated Synthesis for Nanostructured Materials Handbook of Solid State Chemistry First Edit., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, pp 201–231 69 Lan D and Zhang L (2015) Electrochemical synthesis of a novel purinebased polymer and its use for the simultaneous determination of dopamine, uric acid, xanthine and hypoxanthine J Electroanal Chem., 757, pp 107– 115 70 Lavanya N., Sekar C., Murugan R., et al (2016) An ultrasensitive 124 electrochemical sensor for simultaneous determination of xanthine, hypoxanthine and uric acid based on Co doped CeO2 nanoparticles Mater Sci Eng C, 65, 278–286 71 Laviron E (1979) General expression of the linear potential sweep voltammogram in the case of diffusion less electrochemical systems J Electroanal Chem., 101, pp 19–28 72 Le T.-H., Kim Y., and Yoon H (2017) Electrical and electrochemical properties of conducting polymers Polymers (Basel), 9(4), pp 150–181 73 Lee Y.H., Park S.Y., Park J.E., et al (2019) Anti-oxidant activity and dustproof effect of chitosan with different molecular weights Int J Mol Sci., 20, pp 3085–3095 74 Li S., Li A., Zhang R., et al (2014) Hierarchical porous metal ferrite ball-inball hollow spheres : General synthesis, formation mechanism, and high performance as anode materials for Li-ion batteries Nano Res., 7(8), pp 1116–1127 75 Li Z.H., Zhao T.P., Zhan X.Y., et al (2010) High capacity three-dimensional ordered macroporous CoFe2O4 as anode material for lithium ion batteries Electrochim Acta, 55, pp 4594–4598 76 Lin S., Lin Y., and Chen H (2009) Low molecular weight chitosan prepared with the aid of cellulase, lysozyme and chitinase: Characterisation and antibacterial activity Food Chem., 116, pp 47–53 77 Liu J and Liu X (2012) Two-dimensional nanoarchitectures for lithium storage Adv Mater., 24(30), pp 4097–4111 78 Liu R and Liu Z (2009) Polythiophene: Synthesis in aqueous medium and controllable morphology Chinese Sci Bull., 54, pp 2028–2032 79 Liu S., Xie J., Fang C., et al (2012) Self-assembly of a CoFe2O4/graphene sandwich by a controllable and general route: towards a high-performance anode for Li-ion batteries J Mater Chem., 22, pp 19738–19743 80 Liu X., Wang K., and Chen J (2016) Template-directed metal oxide for electrochemical energy storage Energy Storage Mater., 3, pp 1–17 125 81 Liu Y., Goebla J., and Yin Y (2013) Templated synthesis of nanostructured materials Chem Soc Rev., 42, pp 2610–2653 82 83 Lu J., Chen Z., Pan F., et al (2018) High ‐ performance anode materials for rechargeable lithium ‐ ion batteries Electrochem Energy Rev., 1, pp 35–53 Lu S., Song X., Cao D., et al (2004) Preparation of water-soluble chitosan J Appl Polym Sci., 91, pp 3497–3503 84 Lu Y., Yu L., and Lou X.W (2018) Nanostructured conversion-type anode materials for advanced lithium-ion batteries Chem., 4, pp 972–996 85 Marcasuzaa P., Reynaud S., Ehrenfeld F., et al (2010) Chitosan-graftpolyaniline-based hydrogels: Elaboration and properties Biomacromolecules, 11, pp 1684–1691 86 Menchaca-Nal S., Londono-Calderon C., Cerrutti P., et al (2015) Facile synthesis of cobalt ferrite nanotubes using bacterial nanocellulose as template Carbohydr Polym., 137, pp 726–731 87 Meseck G.R., Terpstra A.S., Marenco A.J., et al (2016) Chiral nematic mesoporous magnetic ferrites J Mater Chem C, 4, pp 11382–11386 88 Mitani T and Fukumuro N (1991) Effects of counter ions (SO42- and Cl-) on the adsorption of copper and nickel ions by swollen chitosan beads Agric Biol Chem., 55(9), pp 2419 89 Mitra A and Dey B (2011) Chitosan microspheres in novel drug delivery systems Indian J Pharm Sci., 73(4), pp 355–66 90 Mitra S., Veluri P.S., Chakraborthy A., et al (2014) Electrochemical properties of spinel cobalt ferrite nanoparticles with sodium alginate as interactive binder ChemElectroChem, 1, pp 1068–1074 91 Morsi R.E., Al-sabagh A.M., Moustafa Y.M., et al (2018) Polythiophene modified chitosan/magnetite nanocomposites for heavy metals and selective mercury removal Egypt J Pet., 27, pp 1077–1085 92 Nguyen T.-D., Peres B.U., Carvalho R.M., et al (2016) Photonic hydrogels from chiral nematic mesoporous chitosan nanofibril assemblies Adv Funct Mater., 26, pp 2875–2881 126 93 Nguyen T and Maclachlan M.J (2014) Biomimetic chiral nematic mesoporous materials from crab cuticles Adv Opt Mater., 2(11), pp 1031– 1037 94 Nguyen T and Maclachlan M.J (2019) Double twisted photonic honeycomb frameworks with mesoporous structures Adv Opt Mater., 7(6), pp 1801275–1801283 95 Nidhin M., Indumathy R., Sreeram K.J., et al (2008) Synthesis of iron oxide nanoparticles of narrow size distribution on polysaccharide templates Bull Mater Sci., 31(1), pp 93–96 96 Nunesa R.S and Cavalheiro É.T.G (2012) Caffeine determination at a carbon fiber ultramicroelectrodes by fast-scan cyclic voltammetry J Braz Chem Soc., 23(4), pp 670–677 97 Ohkawa K., Minato K.-I., Kumagai G., et al (2006) Chitosan nanofiber Biomacromolecules, 7, pp 3291–3294 98 Ojani R., Alinezhad A., and Abedi Z (2013) A highly sensitive electrochemical sensor for simultaneous detection of uric acid, xanthine and hypoxanthine based on poly(L - methionine) modified glassy carbon electrode Sensors Actuators B Chem., 188, pp 621–630 99 Perez-Madrigal M.M., Armelin E., Puiggalı J., et al (2015) Insulating and semiconducting polymeric free-standing nanomembranes with biomedical applications J Mater Chem B, 3, pp 5904–5932 100 Permien S., Indris S., Schurmann U., et al (2016) What happens structurally and electronically during the li conversion reaction of cofe2o4 nanoparticles: An operando XAS and XRD investigation Chem Mater., 28, pp 434–444 101 Pierini G.D., Robledo S.N., Zon M.A., et al (2018) Development of an electroanalytical method to control quality in fish samples based on an edge plane pyrolytic graphite electrode Simultaneous determination of hypoxanthine, xanthine and uric acid Microchem J., 138, pp 58–64 102 Pillai C.K.S., Paul W., and Sharma C.P (2009) Chitin and chitosan polymers: Chemistry, solubility and fiber formation Prog Polym Sci., 34, 127 pp 641–678 103 Preiss L.C., Landfester K., and Moz-Espí R (2014) Biopolymer colloids for controlling and templating inorganic synthesis Beilstein J Nanotechnol., 5, pp 2129–2138 104 Qi W., Li P., Wu Y., et al (2016) Facile synthesis of CoFe2O4 nanoparticles anchored on graphene sheets for enhanced performance of lithium ion battery Prog Nat Sci Mater Int., 26(5), pp 498–502 105 Rabea E.I., Badawy M.E.-T., Stevens C V, et al (2003) Chitosan as antimicrobial agent: Applications and mode of action Biomacromolecules, 4(6), pp 1457–1465 106 Ramaprasad A.T., Rao V., Sanjeev G., et al (2009) Grafting of polyaniline onto the radiation crosslinked chitosan Synth Met., 159, pp 1983–1990 107 Ranjan O.P., Shavi G.V., Nayak U.Y., et al (2011) Controlled release chitosan microspheres of mirtazapine: In vitro and in vivo evaluation Arch Pharm Res., 34(11), pp 1919–1929 108 Rasheed R and Meera V (2016) Synthesis of iron oxide nanoparticles coated sand by biological method and chemical method Procedia Technol., 24, pp 210–216 109 Rashid S., Shen C., Chen X., et al (2015) Enhanced catalytic ability of chitosan-Cu-Fe bimetal complex for the removal of dyes in aqueous solution RSC Adv., 5, pp 90731–90741 110 Rhazi M., Desbri J., Tolaimate A., et al (2002) Influence of the nature of the metal ions on the complexation with chitosan Application to the treatment of liquid waste Eur Polym J., 38, pp 1523–1530 111 Rinaudo M (2006) Chitin and chitosan: Properties and applications Prog Polym Sci., 31(7), pp 603–632 112 Salahi S., Soleimani M., and Abbaszadeh M (2014) Synthesis and representation of a new structure for polypyrrole – chitosan nanocomposite and investigation of effect of intermolecular interaction Synth Met., 197, pp 154–158 128 113 Sang W., Tang Z., He M.Y., et al (2015) Synthesis and preservative application of quaternized carboxymethyl chitosan containing guanidine groups Int J Biol Macromol., 75, pp 489–494 114 Sashiwa H., Kawasaki N., Nakayama A., et al (2002) Chemical modification of chitosan Synthesis of water-soluble chitosan derivatives by simple acetylation Biomacromolecules, 3, pp 1126–1128 115 Sashiwa H., Yamamori N., Ichinose Y., et al (2003) Michael reaction of chitosan with various acryl reagents in water Biomacromolecules, 4, pp 1250–1254 116 Sato K., Kishimoto T., and Morimoto M (2003) Hydrolysis of acetals in water under hydrothermal conditions Tetrahedron Lett., 44, pp 8623–8625 117 Schneiderman D.K and Hillmyer M.A (2017) 50th anniversary perspective: There is a great future in sustainable polymers Macromolecules, 50, pp 3733–3749 118 Shanmuganathan S., Shanumugasundaram N., Adhirajan N., et al (2008) Preparation and characterization of chitosan microspheres for doxycycline delivery Carbohydr Polym., 73, pp 201–211 119 Shao H., Ai F., Wang W., et al (2017) Crab shell-derived nitrogen-doped micro-/mesopores carbon as an effective separator coating for high energy lithium-sulfur batteries J Mater Chem A, 5(37), pp 19892–19900 120 Shariatinia Z and Jalali A.M (2018) Chitosan-based hydrogels: Preparation, properties and applications Int J Biol Macromol., 115, pp 194–220 121 Shi W., Chang B., Yina H., et al (2019) Crab shell-derived honeycomb-like graphitized hierarchically porous carbons for satisfactory rate performance in all-solid-state supercapacitors Sustain Energy Fuels, 3(5), pp 1201–1214 122 Shimanouchi T (1972), Tables of molecular vibrational frequencies consolidated Volume I, National Standard Reference Data Standard, Washington D.C., USA 123 Sifontes A.B., Gonzalez G., Ochoa J.L., et al (2011) Chitosan as template for the synthesis of ceria nanoparticles Mater Res Bull., 46, pp 1794–1799 129 124 Soleymani J., Hasanzadeh M., Shadjou N., et al (2016) A new kinetic– mechanistic approach to elucidate electrooxidation of doxorubicin hydrochloride in unprocessed human fluids using magnetic graphene based nanocomposite modified glassy carbon electrode Mater Sci Eng C, 61, pp 638–650 125 Sturzel M., Mihan S., and Mulhaupt R (2016) From multisite polymerization catalysis to sustainable materials and all-polyolefin composites Chem Rev., 116, pp 1398–1433 126 Sugiyanti D., Darmadji P., Santoso U., et al (2018) Biological activity of native and low molecular weight chitosan obtained by steam explosion process Pakistan J Biol Sci., 21(9), pp 41–447 127 Sun T., Zhou D., Xie J., et al (2007) Preparation of chitosan oligomers and their antioxidant activity Eur Food Res Technol., 225, pp 451–456 128 Takeshita S., Konishi A., Takebayashi Y., et al (2017) Aldehyde approach to hydrophobic modification of chitosan aerogels Biomacromolecules, 18(7), pp 2172–2178 129 Takeshita S and Yoda S (2015) Chitosan aerogels: Transparent, flexible thermal insulators Chem Mater., 27(22), pp 7569–7572 130 Terekhova O.G., Radishevskaya N.I., and Magaeva A.A (2016) Mechanism of interaction of chitosan with cobalt ferrite during synthesis by mechanochemical activation Nanotechnologies Russ., 11, pp 625–632 131 Tien C Le, Lacroix M., Ispas-Szabo P., et al (2003) N -acylated chitosan: hydrophobic matrices for controlled drug release J Control Release, 93, pp 1–13 132 Wang B., Wang G., Lv Z., et al (2015) In situ synthesis of hierarchical CoFe2O4 nanoclusters/graphene aerogels and their high performance for lithium-ion batteries Phys Chem Chem Phys., 17, pp 27109–27117 133 Wang H., Qian J., and Ding F (2017) Recent advances in engineered chitosan based nanogels for biomedical application J Mater Chem B, 5, pp 6986–7007 130 134 Wang J (2006), Analytical Electrochemistry, Wiley-VCH, John Wiley & Sons, USA 135 Wang Y., Park J., Sun B., et al (2012) Wintersweet‐flower‐like CoFe2O4/MWCNTs hybrid material for high‐capacity reversible lithium storage Chem Asian J., 7(8), pp 1940–1946 136 Wen Y., Chang J., Xu L., et al (2017) Simultaneous voltammetric analysis of uric acid, xanthine and hypoxanthine using nanocomposite sensor based on carboxymethyl cellulose decorated both palygorskite and nitrogen doped graphene J Electroanal Chem., 805, pp 159–170 137 Wu K., Liu D., and Tang Y (2018) In-situ single step chemical synthesis of graphene-decorated CoFe2O4 composite with enhanced Li ion storage behaviors Electrochim Acta, 263, pp 515–523 138 Wu L., Xiao Q., Li Z., et al (2012) CoFe2O4/C composite fibers as anode materials for lithium-ion batteries with stable and high electrochemical performance Solid State Ionics, 215, pp 24–28 139 Wu T., Zivanovic S., Hayes D.G., et al (2008) Efficient reduction of chitosan molecular weight by high-intensity ultrasound : Underlying mechanism J Agric Food Chem., 56, pp 5112–5119 140 Xie Y., Kocaefe D., Chen C., et al (2016) Review of research on template methods in preparation of nanomaterials J Nanomater., 8, pp 1-10 141 Xing R., Liu S., Yu H., et al (2005) Salt-assisted acid hydrolysis of chitosan to oligomers under microwave irradiation Carbohydr Res., 340, pp 2150– 2153 142 Yang Q., Dou F., Liang B., et al (2005) Studies of cross-linking reaction on chitosan fiber with glyoxal Carbohydr Polym., 59, pp 205–210 143 Yang S., Qu L., Yang R., et al (2010) Modified glassy carbon electrode with Nafion/MWNTs as a sensitive voltammetric sensor for the determination of paeonol in pharmaceutical and biological samples J Appl Electrochem., 40, pp 1371–1378 144 Yang Z., Huang Y., Hu J., et al (2018) Nanocubic CoFe2O4 graphene 131 composite for superior lithium-ion battery anodes Synth Met., 242, pp 92– 98 145 Yardimci F.S., Mehmet Ş., and Baykal A (2012) Amperometric hydrogen peroxide biosensor based on cobalt ferrite – chitosan nanocomposite Mater Sci Eng C, 32, pp 269–275 146 Yi N and Abidian M.R (2016) Conducting polymers and their biomedical applications Biosynthetic Polymers for Medical Applications 1st Edition, Woodhead Publishing, pp 243–276 147 Yin H., Du Y., and Zhang J (2009) Low molecular weight and oligomeric chitosans and their bioactivities Curr Top Med Chem., 9, pp 1546–1559 148 Zargar V., Asghari M., and Dashti A (2015) A review on chitin and chitosan polymers: Structure, chemistry, solubility, derivatives, and applications ChemBioEng Rev., 3, pp 204–226 149 Zhang F., Wang Z., Zhang Y., et al (2012) Simultaneous electrochemical determination of uric acid, xanthine and hypoxanthine based on poly(Larginine)/graphene composite film modified electrode Talanta, 93, pp 320– 325 150 Zhang L., Wei T., Jiang Z., et al (2018) Electrostatic interaction in electrospun nanofibers: Double-layer carbon protection of cofe2o4 nanosheets enabling ultralong-life and ultrahigh- rate lithium ion storage Nano Energy, 48, pp 238–247 151 Zhang Y., Yan T., Yan L., et al (2014) Preparation of novel cobalt ferrite/chitosan grafted with graphene composite as effective adsorbents for mercury ions J Mol Liq., 198, pp 381–387 152 Zhang Z., Wang Y., Zhang M., et al (2013) Mesoporous CoFe2O4 nanospheres cross-linked by carbon nanotubes as high-performance anodes for Lithium-ion batteries J Mater Chem A, 1, pp 7444–7450 153 Zhao S., Guo J., Jiang F., et al (2016) Porous CoFe2O4 nanowire arrays on carbon cloth as binder-free anodes for flexible lithium-ion batteries Mater Res Bull., 79, pp 22–28