论文部分内容阅读
近年来,新型的纳米材料因为其优异的物理及化学性能而备受瞩目,并在生物、环境、药学、传感等领域得到了广泛的应用。本论文分别制备了三种不同碳源的碳纳米材料和金纳米颗粒,研究它们在光学传感检测领域的应用。主要研究内容如下:1碳纳米材料合成条件的优化,制备及其表征本论文以石墨和聚丙烯腈基碳纤维作为碳源通过混酸水热合成法制备碳纳米材料,还以尿素为氮源、氧化石墨烯(GO)为碳源制备了的氮掺杂的碳纳米材料。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)仪、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、Zeta电位测量仪和拉曼光谱仪对三种材料进行了全面的表征。2碳纳米材料构建检测过氧化氢的类酶传感器本论文研究了所制备的碳纳米材料的过氧化物模拟酶的催化活性。结果表明,该碳纳米材料与天然酶具有相似的性质,酶的活性与pH,温度和底物浓度密切相关。通过实验条件优化:pH在3-5是碳纳米酶最适合的使用范围;碳纳米酶的催化活性随着温度的升高而升高;在一定范围内,酶促反应的初始速度与底物浓度成正比。通过双倒数图解法计算了三种材料的米氏常数(Km)和最大反应速率(Vmax),并进行了比较。此外,还利用这些碳纳米材料构建了一种简单、快速、高选择性和灵敏度的比色法测定H2O2的浓度。检测的线性范围为0.02~0.2(0.4)mmol/L,检测限分别对应0.012mmol/L、0.015mmol/L和0.014mmol/L。研究结果还表明,三种碳纳米材料对某些酚类化合物的去除具有较好的催化效率。3氧化铜负载碳纳米材料构建检测过氧化氢的类酶传感器本论文采用原位生长法,通过控制石墨烯和CuO的质量比率,一步合成了3种不同形貌的石墨烯-氧化铜(G-CuO)复合纳米材料,并通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对制备的材料进行了表征。实验结果表明:该材料具有较好的过氧化物模拟酶催化性能。在优化实验条件下,确定了反应所需pH值,温度和底物浓度。比较了三种材料的Km和Vmax,证明了不同的质量比,可以得到不同形貌和粒径的纳米材料,推测材料的物理形貌对催化性能有着重要的影响。利用该材料可以构建一种简单、快速、高选择性和灵敏度的比色法定量测定H2O2的浓度。检测的线性范围均为0.02-0.16mmol/L,检测限分别对应0.012mmol/L,0.013mmol/L和0.016mmol/L。4罗丹明B修饰金纳米星构建检测锌离子的荧光传感器金纳米星会促使罗丹明B发生明显的荧光猝灭(turn off),但是在锌离子的存在下,其荧光强度逐渐恢复(turn on),且荧光恢复率与锌离子浓度呈良好的线性关系。因此本文构建了一种高效、方便快捷、操作简单的用于检测锌离子的荧光传感器,检测的线性范围为0.2μmol/L-5mmol/L,最低检测限为0.13μmol/L。5罗丹明B修饰金纳米球构建检测超分子化合物葫芦[7]脲(CB[7])的荧光传感器金纳米球也会促使罗丹明B发生明显的荧光猝灭,但是在CB[7]的存在下,RhB荧光强度逐渐恢复,且荧光恢复率与CB[7]浓度呈良好的线性关系,因此本文构建了一种高效、方便快捷、操作简单的用于检测CB[7]的方法。CB[7]测定的线性范围为0.8-8μg/m L,最低检测限为0.18μg/m L。该方法不仅可以构建“turn on-off”的荧光传感器,还可以建立在主客体的识别上对CB[7]进行检测,此方法能有效地区分CB[7]与其他大环化合物,如CB[5],CB[6]和β-环糊精等。