具有双催化中心的超强化学发光银纳米团簇的合成及性质研究
发布时间：2020-04-22 14:55
【摘要】：论文首先综述了化学发光基本概念和原理、化学发光功能化纳米材料以及金属纳米团簇在化学发光中的应用。目前,基于金属纳米颗粒、石墨烯或氧化石墨烯、碳纳米管和磁性纳米材料的化学发光功能化纳米材料已经被成功合成,并作为分析探针和界面应用于生物检测中。然而,现有化学发光功能化纳米材料的化学发光效率仍不能满足分析领域日益增长的对灵敏度的要求。近几年来,化学发光功能化纳米材料几乎以单催化中心(如金属离子或酶)的发光功能化纳米材料为主,具有双催化中心的化学发光功能化纳米材料还鲜见报道。因此,如何开发具有双催化中心的化学发光材料,以进一步提升化学发光性能,是一个重要而有意义的课题。本论文以金属离子Co2+和银纳米团簇(AgNCs)作为双催化中心,合成了超亮化学发光的N-(4-氨丁基)-N-乙基异鲁米诺(ABEI)功能化的银纳米团簇(Co2+-GSH@ABEI@AgNCs);对其组成和结构进行了表征,提出了合成机理;研究了其化学发光性质并提出了可能的化学发光机理;最后对其稳定性进行了研究。主要内容如下:通过简单灵活的一步法首次合成了具有双催化中心(Co2+和AgNCs)的化学发光试剂ABEI功能化的银纳米团簇(Co2+-GSH@ABEI@AgNCs)。利用甲醇沉淀和离心操作将材料进行了纯化。通过透射电镜(TEM)、荧光(FL)光谱和紫外-可见(UV-vis)吸收光谱对材料的形貌和基本性质进行了研究,结果表明该材料是基于纳米团簇的复合材料。通过X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和zeta电势等对材料的表面组成进行了研究。根据表征结果,对合成机理进行了探讨。GSH和ABEI将AgN03原位还原为Ag核,同时,GSH和ABEI作为保护试剂分别通过Ag-S和Ag-N键组装在Ag核表面,Co2+通过共价作用(与GSH螯合形成Co-O和Co-N键)和静电作用进一步组装到材料上,最终Co2+-GSH@ABEI@AgNCs被成功合成。通过静态注射对材料的化学发光性质进行了研究,发现其具有卓越的化学发光性能,发光强度比具有单催化中心的Cu2+-Cys/ABEI-AuNPs和DTDTPA/Co2+-ABEI-AuNPs分别高16.5倍和7.4倍。对化学发光机理进行了探讨,提出了双中心催化的反应机制。Co2+-GSH@ABEI@AgNCs优异的化学发光效率来源于其独特的双催化中心。Co2+能够催化H2O2生成HO(?)和O2(?),同时AgNCs能够催化ABEI生成ABEI(?),导致了协同催化效应,因此相比于单催化中心的化学发光双功能化金属纳米颗粒,Co2+-GSH@ABEI@AgNCs具备更优良的化学发光性能。最后,对材料的稳定性进行了研究。此项工作极大提高了化学发光功能化纳米材料的发光效率,为开发新型发光功能化纳米材料开辟了新的思路,该具有超高发光效率的新型材料在生物分析、食品安全和环境科学等领域具有极大的应用潜力。
【图文】：
更多地用来作为生物分子修饰的载体［８？８２］，而作为催化剂催化化学发光的研宄工逡逑作相对较少。Ｈｅ［６６］等人发现Ｐ－环糊精修饰的Ｃ0Ｆｅ２０４磁性纳米颗粒可以催化鲁逡逑米诺和Ｈ２０２之间的化学反应，反应历程如图１．８所示。增强的化学发光信号可逡逑能来源于Ｃ0Ｆｅ２０４磁性纳米颗粒或者卩－环糊精－ＣｏＦｅ２０４磁性纳米颗粒加合物的逡逑催化作用。逡逑（１）逦Ｈ２０２邋＋邋ＯＰＴ邋—？邋Ｈ０２－＋邋Ｈ２０逡逑（２）逦＋邋0ｈ￣—邋ｐＣ２ｈ邋＋ｈｚ0逡逑ｎｈ２邋ｏ逦ｎｈ２邋ｏ逡逑Ｈ0２＊逡逑⑶邋Ｏ旦二逡逑ｌｉｇｈｔ逡逑0邋ＣｏＦｃ２０４ＭＮＰｓ逦ｏ邋ｆｉ－ＣＤ逡逑图１．８邋ｐ－环糊精－ＣｏＦｅ２０４磁性纳米颗粒加合物存在下鲁米诺－Ｈ２０２体系可能的发光机理［６６］逡逑９逡逑
１１0１＾９９］等人合成了二氢硫辛酸（ＤＨＬＡ）保护的金纳米颗粒，由于ＤＨＬＡ逡逑具有羧基，可与发光试剂鲁米诺发生酸胺化反应，从而得到了鲁米诺功能化纳米逡逑金材料，，如图１．９所示。该材料的电化学发光强度比单一鲁米诺分子的高９倍。逡逑然而这种侨联制备方式具有耗时长、步骤复杂和成本高等缺点。逡逑德逡逑Ａｕ＠ＤＨＬＡ－ｌｕｍｉｎｏｌ逡逑图１．９二氢硫辛酸为侨联分子合成的鲁米诺功能化金纳米材料逡逑，r>－栥Ｉ逡逑%煎危湾义蠇pｌS茫义峡郏伪╁危慑危危危慑义希唬簦诲澹恚苠澹恚苠义希蹋酰恚椋睿铮戾澹椋睿悖颍澹幔螅椋睿珏义贤迹保保翱蔷厶歉ㄖ幕ㄗ绰趁着倒δ芑鹉擅撞牧系暮铣慑义希保卞义
本文编号：2636633
【图文】：
更多地用来作为生物分子修饰的载体［８？８２］，而作为催化剂催化化学发光的研宄工逡逑作相对较少。Ｈｅ［６６］等人发现Ｐ－环糊精修饰的Ｃ0Ｆｅ２０４磁性纳米颗粒可以催化鲁逡逑米诺和Ｈ２０２之间的化学反应，反应历程如图１．８所示。增强的化学发光信号可逡逑能来源于Ｃ0Ｆｅ２０４磁性纳米颗粒或者卩－环糊精－ＣｏＦｅ２０４磁性纳米颗粒加合物的逡逑催化作用。逡逑（１）逦Ｈ２０２邋＋邋ＯＰＴ邋—？邋Ｈ０２－＋邋Ｈ２０逡逑（２）逦＋邋0ｈ￣—邋ｐＣ２ｈ邋＋ｈｚ0逡逑ｎｈ２邋ｏ逦ｎｈ２邋ｏ逡逑Ｈ0２＊逡逑⑶邋Ｏ旦二逡逑ｌｉｇｈｔ逡逑0邋ＣｏＦｃ２０４ＭＮＰｓ逦ｏ邋ｆｉ－ＣＤ逡逑图１．８邋ｐ－环糊精－ＣｏＦｅ２０４磁性纳米颗粒加合物存在下鲁米诺－Ｈ２０２体系可能的发光机理［６６］逡逑９逡逑
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