荧光银纳米团簇在化学发光中的研究及应用

论文摘要

贵金属纳米材料具有独特的光、电、磁、热及特殊的化学性质,为分析化学的发展带来了契机。近年来在纳米电子学、纳米化学、生物技术、环境检测、医药等诸多领域有极好的应用潜力,已经得到初步的应用。本论文从贵金属纳米材料独特的光学性质入手,着重研究具有特定分析功能的贵金属银纳米材料的在化学发光领域的潜在应用。荧光银纳米团簇（AgNCs）作为能量接受体和发光体首次应用于Ce（Ⅳ）-Na2SO3化学发光体系。本论文的具体研究内容包括:1.用聚甲基丙烯酸作为模板,在不使用还原剂的条件下,采用光致还原法合成荧光纳米银团簇。Ag NCs可以作为性能优良的能量接受体和发光体用于铈（Ⅳ）-Na2SO3化学发光体系,通过化学发光光谱、荧光光谱、紫外可见吸收光谱对纳米银团簇增强化学发光体系的发光机理进行研究。研究发现Ce（Ⅳ）与Na2SO3发生氧化还原反应,生成激发态的SO2*,然后释放出能量;AgNCs吸收激发态SO2*释放的能量,生成激发态的AgNCs*,激发态AgNCs*返回到基态以光的形式释放能量,同时产生Ag NCs的特征荧光,使化学发光信号增强。2.基于Ag NCs能增强Ce（Ⅳ）-Na2SO3化学发光信号,体系中引入Cu2+离子后,发光信号降低,据此建立了一种检测Cu2+离子的新方法。实验表明,Cu2+离子与PMAA上的羧基发生配位作用,破坏了 PMAA对Ag NCs的保护作用,致使化学发光强度降低。在选定的实验条件下,Cu2+离子的浓度与化学发光强度在2.0 × 10-10～1.0 × 10-7 mol·L-1范围内呈良好的线性关系,检测限为1.2 × 10-10 mol·L-1,并将此方法成功用于自来水中Cu2+离子的检测。3.半胱氨酸是一种重要的生命物质和巯基氨基酸。在最适条件下,半胱氨酸对Ce（Ⅳ）-Na2SO3-Ag NCs化学发光体系具有抑制作用,据此建立了一种新的、简单、灵敏的检测半胱氨酸的化学发光分析法。在选定的实验条件下,半胱氨酸的浓度与化学发光强度在5.0 × 10-9～1.0 × 10-6 mol·L-1范围内呈良好的线性关系,检测限为2.5 × 10-9 mol·L1（3σ）。通过紫外光谱、荧光光谱等对半胱氨酸抑制Ce（Ⅳ）-Na2SO3-Ag NCs化学发光体系的机理进行了研究,发现半胱氨酸通过Ag-S键的作用与Ag NCs的表面发生作用,破坏了 PMAA对Ag NCs的保护作用,减少了 AgNCs表面的PMAA的数量,使AgNCs特有的荧光性质减弱,进而致使Ce（Ⅳ）-Na2SO3-Ag NCs化学发光信号降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 纳米材料的研究
• 1.1 纳米材料的分类
• 1.2 纳米材料的基本性能
• 1.3 纳米材料的表征方法
• 1.4 金属纳米材料的制备方法
• 1.4.1 化学试剂还原法
• 1.4.2 光化学还原法
• 1.4.3 超生还原法
• 1.4.4 电化学还原法
• 2 纳米团簇的概述
• 2.1 纳米团簇的定义
• 2.2 纳米团簇的分类
• 2.3 纳米团簇的基本性质
• 3 金属纳米材料的物理化学性质
• 3.1 金属纳米材料的光学性质
• 3.1.1 金属纳米材料的荧光性质
• 3.1.2 金属纳米材料的表面增强光谱性能
• 3.1.3 金属纳米材料的光散射特性
• 3.2 金属纳米材料特殊的化学性质
• 3.3 金属纳米材料的磁学性质
• 3.4 金属纳米材料的力学性质
• 4 金属纳米材料的在化学发光中的应用及研究
• 4.1 化学发光基本概念
• 4.2 化学发光分析法的原理
• 4.3 常用液相化学发光体系
• 4.3.1 四价铈发光体系
• 4.3.2 鲁米诺化学发光体系
• 4.3.3 高锰酸钾化学发光体系
• 4.4 纳米微粒参与的化学发光
• 4.4.1 纳米微粒作为能量接受体
• 4.4.2 纳米微粒催化液相化学发光
• 4.4.3 纳米材料作为还原剂参与化学发光
• 4.4.4 纳米材料作为化学发光试剂的固载
• 5 立题依据及研究内容
• 参考文献
• 第二章 银纳米团簇作为能量接受体诱导液相化学发光
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 材料的制备及溶液的配制
• 2.2.1 Ag NCs的制备
• 2.2.2 工作溶液的制备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 化学发光实验
• 2.3.2 荧光光谱实验
• 2.3.3 紫外吸收光谱实验
• 2.3.4 化学发光光谱实验
• 3 结果与讨论
• 2SO₃化学发光体系的增强作用'>3.1 Ag NCs对Ce（Ⅳ）-Na₂SO₃化学发光体系的增强作用
• 3.2 Ag NCs浓度的选择
• 3.3 Ce（Ⅳ）对化学发光强度的影响
• 2SO₃对化学发光强度的影响'>3.4 Na₂SO₃对化学发光强度的影响
• 2SO₄对化学发光强度的影响'>3.5 H₂SO₄对化学发光强度的影响
• 3.6 化学发光机理探讨
• 4 小结
• 参考文献
• 3^2--Ag NCs化学发光体系检测Cu²⁺离子'>第三章 Ce（Ⅳ）-SO₃^2--Ag NCs化学发光体系检测Cu²⁺离子
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 材料的制备及溶液的配制
• 2.2.1 Ag NCs的制备
• 2.2.2 工作溶液的配制
• 2.3 化学发光实验
• 3 结果与讨论
• 3.1 条件的优化
• 2+离子对Ce（Ⅳ）-Na₂SO₃-Ag NCs化学发光体系的抑制作用'>3.2 Cu²⁺离子对Ce（Ⅳ）-Na₂SO₃-Ag NCs化学发光体系的抑制作用
• 3.3 机理的探讨
• 2+离子的线性方程及检测限'>3.4 Cu²⁺离子的线性方程及检测限
• 3.5 选择性实验
• 2+离子的检测'>3.6 自来水中Cu²⁺离子的检测
• 4 小结
• 参考文献
• 2SO₃-Ag NCs化学发光体系检查半胱氨酸'>第四章 Ce（Ⅳ）-Na₂SO₃-Ag NCs化学发光体系检查半胱氨酸
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 材料的制备与溶液的配制
• 2.2.1 Ag NCs的制备
• 2.2.2 工作溶液的配制
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 化学发光实验
• 2.3.2 荧光光谱实验
• 2.3.3 紫外吸收光谱实验
• 2.3.4 化学发光光谱实验
• 3 结果与讨论
• 3.1 条件的优化
• 3.1.1 Ag NCs最佳浓度的选择
• 2SO₃最适浓度的选择'>3.1.2 Na₂SO₃最适浓度的选择
• 3.1.3 Ce（Ⅳ）最适浓度的选择
• 2SO₃-Ag NCs化学发光体系的抑制作用'>3.2 半胱氨酸对Ce（Ⅳ）-Na₂SO₃-Ag NCs化学发光体系的抑制作用
• 3.3 半胱氨酸的线性范围及检测限
• 3.4 选择性实验
• 3.5 反应机理的探讨
• 4 小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 攻读学位期间发表及待发表的学术论文目录