纳米微粒在化学发光和传感器中的研究及应用

论文摘要

纳米材料有“21世纪最有前途的材料”之美誉,被认为是跨世纪材料研究领域的热点。纳米颗粒具有比表面积大、表面反应活性高、吸附能力强、催化效率高等特性,为化学发光和传感器的发展提供了新的研究途径。本论文首先综述了纳米微粒的特性、制备方法及在传感器和化学发光中的应用。在此基础上,选择纳米金和纳米银为模型金属纳米粒子。一方面,研究纳米微粒在化学发光中的应用,探讨其参与液相化学发光的行为规律和机理等,为寻找新的化学发光体系奠定了基础;另一方面,研究纳米微粒在传感器中的应用,将适体技术和纳米科技相结合,利用纳米微粒作为探针在分子识别领域对物质进行检测。本论文的主要研究内容如下:1.发现纳米金能够增强铈（IV）-亚硫酸钠-诺氟沙星化学发光体系。通过对化学发光谱图、荧光光谱、紫外可见吸收光谱和透射电镜图进行研究,提出化学发光体系可能的发光机理为:纳米金能促进自由基的形成,并且加速纳米金表面的电子转移速度。测定的诺氟沙星线性范围为7.9×10-71.9×10-5 mol·L-1,检出限为8.2×10-8 mol·L-1。此方法被成功应用于尿液检测。2.基于铽（III）能敏化铈（IV）和亚硫酸钠化学发光体系检测诺氟沙星,注入纳米银后,体系的发光信号增强,据此建立了一种检测诺氟沙星的新方法。在最优条件下,测定了诺氟沙星线性范围为2.0×10-7 4.0×10-5 mol·L-1,检测限为3.0×10-8 mol·L-1。对化学发光可能的机理进行了探讨。3.利用Hg2+的核酸适体修饰纳米金形成探针,建立了一种定量检测Hg2+离子的方法。Hg2+适体吸附在纳米金表面,使纳米金的稳定性增强,抑制氯化钠对纳米金的团聚作用。溶液中有Hg2+离子存在时,由于适体与纳米金的吸附作用小于适体与Hg2+离子的亲和作用,纳米金失去适体保护在氯化钠作用下发生团聚。溶液颜色由红变蓝,紫外可见光谱最大吸收峰由520 nm红移至620 nm。在最优条件下,吸光度的比值（A620/A520）与Hg2+离子浓度在5.0×10-9 7.2×10-7 mol·L-1范围内呈线性关系,检测限可达3.3×10-10 mol·L-1。研究了K+、Ca2+等常见离子的干扰,结果表明,该方法具有良好的选择性。4.提出了一种采用纳米银为探针检测Hg2+离子的新方法。利用适体保护纳米银,抑制碘化钾对纳米银的团聚现象;若Hg2+离子存在,适体与Hg2+离子结合,纳米银失去保护发生团聚,通过紫外可见吸收峰的比值A584/A398对Hg2+离子进行检测。Hg2+离子线性浓度范围为4.00×10-9 2.09×10-6 mol·L-1,其检出限为5.84×10-10 mol·L-1。该方法对Hg2+离子有特异性,测定了实际水样中的Hg2+离子,为环境监测和生物样品分析提供了有力的工具。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 金属纳米材料的研究
• 1.1 金属纳米材料的基本特性
• 1.2 纳米微粒的合成
• 1.2.1 纳米金的合成
• 1.2.2 纳米银的合成
• 1.3 金属纳米颗粒的研究现状和应用
• 2 纳米微粒在化学发光中的研究及应用
• 2.1 化学发光原理及化学发光体系
• 2.1.1 化学发光原理
• 2.1.2 化学发光体系
• 2.2 纳米材料参与的化学发光
• 2.2.1 纳米微粒作为化学发光反应的微尺度平台
• 2.2.2 纳米微粒催化液相化学发光
• 2.2.3 纳米微粒作为能量接受体诱导液相化学发光
• 2.2.4 纳米金作为高效还原剂参与液相化学发光
• 3 纳米微粒在传感器中的研究
• 3.1 适体传感器研究新进展
• 3.1.1 适体技术在生物传感器中应用的优势
• 3.1.2 适体传感器的研究进展
• 3.2 纳米微粒在生物传感器中的应用
• 3.2.1 声波传感器
• 3.2.2 磁学传感器
• 3.2.3 电化学传感器
• 3.2.4 光学传感器
• 3.2.5 纳米金和银在传感器中的研究
• 4 立题依据及研究内容
• 2SO₃-Ce（IV）化学发光体系检测诺氟沙星'>第二章 纳米金催化 Na₂SO₃-Ce（IV）化学发光体系检测诺氟沙星
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 溶液配制
• 1.2.1 标准储备液和工作溶液的制备
• 1.2.2 纳米金的合成
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 化学发光实验
• 1.3.2 荧光光谱实验
• 1.3.3 紫外吸收光谱实验
• 1.3.4 透射电镜实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 条件优化
• 2SO₃-NFLX 化学发光的增强作用'>2.1.1 纳米金对Ce（IV）-Na₂SO₃-NFLX 化学发光的增强作用
• 2.1.2 纳米金的最适浓度和选择
• 2.1.3 Ce（IV）对化学发光强度的影响
• 2SO₃ 对化学发光强度的影响'>2.1.4 Na₂SO₃对化学发光强度的影响
• 2.2 诺氟沙星的化学发光实验
• 2.3 诺氟沙星修饰纳米金的电镜实验
• 2.4 化学发光可能的机理
• 2*反应机理'>2.4.1 SO₂*反应机理
• 2.4.2 诺氟沙星的反应机理
• 2.5 诺氟沙星的工作曲线、检出限、精密度
• 2.6 尿液中诺氟沙星的测定
• 3 小结
• 2SO₃-Ce（IV）化学发光体系检测诺氟沙星'>第三章 纳米银催化Na₂SO₃-Ce（IV）化学发光体系检测诺氟沙星
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 溶液配制
• 1.2.1 标准储备液和工作溶液的制备
• 1.2.2 纳米银的合成
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 化学发光实验
• 1.3.2 荧光光谱实验
• 1.3.3 紫外吸收光谱实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 条件优化
• 2.1.1 化学发光流动注射分析仪的最适条件
• 2.1.2 Ce（IV）的最适浓度选择
• 2.1.3 体系酸度的选择
• 2SO₃ 对化学发光强度的影响'>2.1.4 Na₂SO₃对化学发光强度的影响
• 3+浓度对化学发光强度的影响'>2.1.5 Tb³⁺浓度对化学发光强度的影响
• 2.1.6 纳米银浓度对化学发光强度的影响
• 2.2 诺氟沙星的化学发光实验
• 2.3 体系的紫外光谱图
• 2.4 体系的荧光光谱图
• 2.5 化学发光可能的机理
• 2.6 诺氟沙星的工作曲线、检出限、精密度
• 3 小结
• 2+离子'>第四章 纳米金探针检测Hg²⁺离子
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 纳米金的制备
• 2+离子'>1.2.2 比色法检测 Hg²⁺离子
• 2 结果与讨论
• 2.1 机理探讨
• 2.2 实验条件的优化
• 2.2.1 氯化钠浓度的选择
• 2.2.2 适体浓度的选择
• 2.2.3 pH 值选择
• 2+离子的检测'>2.3 Hg²⁺离子的检测
• 2.3.1 反应时间的选择
• 2.3.2 标准曲线
• 2.4 离子干扰
• 3 小结
• 2+离子'>第五章 纳米银探针检测Hg²⁺离子
• 1 实验部分
• 1.1 仪器与试剂
• 1.2 纳米银制备
• 1.3 实验方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 机理探讨
• 2.2 实验条件的选择
• 2.2.1 KI 浓度的选择
• 2.2.2 适体浓度的选择
• 2.2.3 pH 值的选择
• 2+离子的检测'>2.3 Hg²⁺离子的检测
• 2.4 离子干扰
• 2.5 应用
• 3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表和待发表的相关学术论文目录