喹啉修饰SBA-15介孔分子筛纳米复合材料的制备及其作为荧光纳米探针的性能研究

论文摘要

本论文的主要研究工作是制备无机-有机荧光纳米复合材料来检测溶液中的金属离子,本研究主要分以下部分：1)、在本研究中,我们制备了N-8-喹啉基-2-三乙氧基氨丙基硅烷-乙酰胺（QTPA）功能化的有序介孔硅纳米复合材料（QTPA-SBA-15）,该材料可以作为一种INH逻辑门纳米器件。用如下仪器方法表征了功能化的介孔SBA-15材料QTPA-SBA-15:X-射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、傅立叶红外（FT-IR）、295i/13C固体核磁、N2吸脱附及热重分析,这些表征数据证实有机基团QTPA已成功的修饰到了SBA-15的孔道内部。荧光表征显示,这种纳米复合材料在痕量下对Cu2+具有很高的荧光淬灭选择性,这种选择性不受其它金属离子的干扰。同时,该材料对Zn2+具有荧光增强的性质。此外,因为对Cu2+具有选择性识别功能的荧光团QTPA被固载在SBA-15的孔道内, QTPA-SBA-15可以用来作为Cu2+识别探针。基于（Cu2+,Zn2+及Cd2+）的加入使得QTPA-SBA-15发生的荧光强度的变化可以被拟合成一种能够在分子水平下实施控制的分子逻辑门器件,利用[Cu2+、Zn2+]及[Cu2+、Cd2+]作为输入。2)、甘氨酸基-N-8-氨摹喹啉有机荧光分子基团被共价键合到碳纳米管（CNTs）表面,制备出用来进行金属离子选择性识别的杂合纳米探针。有机分子通过与CNTs表面的羧基进行酰胺化反应来实现CNTs的有机功能化。杂合材料的表征手段如下：元素分析、傅立叶红外（FT-IR）、热重分析（TGA）以及透射电镜（TEM）,表征结果显示材料的修饰完全是通过共价键的手段进行的。荧光表征显示该材料对Zn2+有很高的选择灵敏度,且其灵敏度为0.2μM。Cu2在Zn2+识别过程中的干扰作用可以通过加入Na2S2O3来进行掩蔽。这些结果证实基于CNTs的荧光杂合传感器有很多优点,并且有望被用来进行细胞内的离子识别。3)、通过一种简单的化学沉积及氧化还原方法成功的制备出了钴纳米颗粒修饰碳纳米管（MWNTs）磁性纳米复合材料。通过X-射线衍射及透射电镜对该复合材料进行了表征。XRD表征显示MWNTs与Co纳米颗粒共存。TEM表征显示Co纳米颗粒的尺寸大约在5-15nm之间,并且主要修饰在MWNTs的表面。磁性检测表明,该材料的饱和磁化强度为5.8emu/g,矫顽力为3100e。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 金属离子选择性识别的重要意义
• 2+识别类分子荧光探针'>1.1.1 喹啉衍生物Zn²⁺识别类分子荧光探针
• 2+识别类分子荧光探针'>1.1.2 Cu²⁺识别类分子荧光探针
• 1.1.3 其它重要金属离子荧光探针
• 1.2 分子逻辑门
• 1.3 硅基纳米材料的化学修饰方法
• 1.4 碳纳米材料的化学修饰方法
• 1.4.1 缺陷氧化法
• 1.4.2 碳纳米管表面加成反应
• 1.4.2.1 氟化
• 1.4.2.2 卡宾加成反应
• 1.4.2.3 1,3-偶极环加成反应
• 1.4.2.4 自由基加成反应
• 1.5 有机-无机杂合纳米复合材料荧光探针
• 1.6 本论文选题背景及研究意义
• 参考文献
• 2+与Zn²⁺]或[Cu²⁺与Cd²⁺]作为输入的INHIBIT逻辑门纳米复合材料的制备及性能研究'>第二章 基于[Cu²⁺与Zn²⁺]或[Cu²⁺与Cd²⁺]作为输入的INHIBIT逻辑门纳米复合材料的制备及性能研究
• 2.1 概述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要实验试剂
• 2.2.2 SBA-15的合成
• 2.2.3 QTPA-SBA-15的制备
• 2.2.3.1 2-chloro-N-（quinol-8-yl）acetamide的合成
• 2.2.3.2 QTPA的合成
• 2.2.3.3 QTPA-SBA-15的制备
• 2.2.3.4 Glycine-N-8-quinolylamide（GNQ）的合成
• 2.2.4 QTPA-SBA-15纳米复合材料的表征
• 2.3 试验结果与讨论
• 2.3.1 QTPA-SBA-15纳米复合材料的表征结果及分析
• 2.3.1.1 XRD
• 2.3.1.2 SBA-15与QTPA-SBA-15的TEM、SEM图
• 2.3.1.3 FT-IR
• 2.3.1.4 TGA
• 2-吸附/脱附曲线'>2.3.1.5 N₂-吸附/脱附曲线
• 29Si与¹³C固体NMR谱图'>2.3.1.6 QTPA-SBA-15的²⁹Si与¹³C固体NMR谱图
• 2.3.2 QTPA-SBA-15纳米探针的荧光性质表征及分析
• 2+的选择性检测及其灵敏度'>2.3.2.1 QTPA-SBA-15对Cu²⁺的选择性检测及其灵敏度
• 2+的选择性检测及其灵敏度'>2.3.2.2 QTPA-SBA-15对Zn²⁺的选择性检测及其灵敏度
• 2.3.2.3 QTPA-SBA-15纳米探针的逻辑门性质研究
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 喹啉修饰碳纳米管纳米复合材料荧光探针对锌离子的选择性检测
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要实验试剂
• 3.2.2 MWNTs的纯化及羧基化
• 3.2.3 Glycine-N-8-quinolylamide（GNQ）的合成
• 3.2.4 MWNTs的功能化
• 3.2.5 材料表征及测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外表征
• 3.3.2 热重及元素分析
• 3.3.3 TEM
• 3.3.4 纳米复合材料探针的荧光性质研究
• 2+的选择性识别'>3.3.4.1 MWNTs-GNQ对Zn²⁺的选择性识别
• 3）₂-GNQ对Cu²⁺的选择性识别'>3.3.4.2 MWNTs-C（CH₃）₂-GNQ对Cu²⁺的选择性识别
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 Co纳米颗粒/碳纳米管复合纳米材料的制备及表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要实验试剂
• 4.2.2 Co/MWNTs纳米复合材料的制备
• 4.2.3 材料表征
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 材料制备机理
• 4.3.2 Co/MWNTs纳米复合材料表征结果
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 研究生期间科研成果
• 致谢