金属铜氧族化合物微米材料的制备及其在生化分析中的应用

发布时间：2017-09-20 00:20

  本文关键词：金属铜氧族化合物微米材料的制备及其在生化分析中的应用

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【摘要】：过渡金属氧族化合物纳/微米材料作为一类重要的半导体材料,因具有独特的光、电、热、磁性能而逐渐成为化学、物理、材料等领域的研究热点之一。其中金属铜氧族化合物纳/微米材料更是因具备优良的催化、发光、气敏、光热和光电转化等性能而受到人们的广泛关注。目前对于金属铜氧族化合物纳/微米材料的研究总体上还处于初级阶段,主要集中在材料的合成和性质研究方面,整体属于基础研究范畴。众所周知,纳/微米材料的独特性质不仅取决于材料本身的形貌、尺寸和组成等,还与材料的合成方法密切相关。因此,探寻具有不同形貌和组成的金属铜氧族化合物纳/微米材料的新合成方法,探究合成材料的性质应用具有重要的现实意义。鉴于此,本论文建立了一种简单、绿色且具有普适性的水热合成法,分别制备出了蕨草状、管状、花状和叶状等不同形貌和组成的硒铜化合物,以及多孔空心氧化铜微米球,最后考察了合成材料的催化性质和模拟酶性质,并将其应用于生化分析领域,具体研究内容如下:(1)建立了一种简单、绿色、免模板的水热合成法,将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)同时作为还原剂和表面活性剂用于大规模制备蕨草状三维超结构硒化铜(CuSe)微米晶。通过考察不同反应时间下产物的形貌变化,提出了蕨草状三维超结构CuSe微米晶的生长机理。在实验过程中发现,仅通过改变反应前体的种类、摩尔比例以及PVP的分子量,就能可控合成一系列具有不同形貌、组成和结构的硒铜化合物。我们用蕨草状三维超结构CuSe微米晶催化降解孔雀石绿(MG)和罗丹明B(RhB),结果表明该材料具有较高的催化活性,有望被应用于对有机染料废水的净化。(2)开发了一种简单、高效的水热合成法,以NaHCO3热分解产生的CO2气泡作为”软模板”成功合成了多孔空心CuO微米球(CuO MPs)。探究了NaHCO3对产物形貌的影响,由此提出了多孔空心CuO微米球的生长机理。实验过程中发现空心多孔结构使得材料具有比表面积大、对气体的吸附性好且吸附量大、以及能够提供更多反应活性位点等优势。在此基础上以对苯二甲酸(TPA)作为荧光信号分子,建立了一种简单的多孔空心CuO MPs-O2-TPA新型荧光传感器用于高选择性检测溶液和血清中谷胱甘肽(GSH)的含量,线性范围为0.5-100μmol/L,检出限为0.2μmol/L。(3)基于多孔空心CuO微米球的模拟氧化酶性质,设计了一种简单、新颖、洁净的比色传感器用于检测Hg~(2+)。即在不需要添加有害且不稳定的H2O2作为氧化剂的条件下,多孔空心CuO微米球能直接催化O2氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)形成阳离子自由基从而显示为蓝色,再分别向体系中先后加入GSH和Hg~(2+),根据体系溶液颜色(吸光度)的变化来实现对Hg~(2+)的检测。通过以上研究,本文旨在建立一种简单、绿色且具有普适性的水热合成法,设计并制备具有三维超结构及空心结构等不同形貌和组成的金属铜氧族化合物纳/微米材料,进一步探究材料结构与性质之间的关系,并尝试开展金属铜氧族化合物纳/微米材料在生化分析领域的初步应用。
【关键词】：金属铜氧族化合物纳/微米材料 水热法 催化 模拟酶
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TB383.4
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 缩写符号对照表11-13
• 第1章 论文选题依据13-27
• 1.1 研究意义13-14
• 1.2 金属铜氧族化合物纳/微米材料的研究现状14-24
• 1.2.1 金属铜氧族化合物纳/微米材料的概述14
• 1.2.2 金属铜氧族化合物纳/微米材料的制备14-20
• 1.2.3 金属铜氧族化合物纳/微米材料的应用20-24
• 1.3 存在的主要问题24
• 1.4 本研究的出发点与拟解决的问题24
• 1.5 研究内容及研究技术路线24-25
• 1.6 研究的可行性分析25-27
• 第2章 大规模制备蕨草状三维超结构CuSe微米晶作为类芬顿催化剂用于降解有机染料27-41
• 2.1 前言27-28
• 2.2 实验部分28-29
• 2.2.1 实验仪器28
• 2.2.2 实验试剂28
• 2.2.3 蕨草状三维超结构CuSe微米晶的制备28-29
• 2.2.4 蕨草状三维超结构CuSe微米晶的催化活性评价29
• 2.3 结果与讨论29-39
• 2.3.1 蕨草状三维超结构CuSe微米晶的表征29-32
• 2.3.2 蕨草状三维超结构CuSe微米晶的形成机制32-36
• 2.3.3 蕨草状三维超结构CuSe微米晶的催化活性36-39
• 2.4 小结39-41
• 第3章 基于多孔空心CuO微球-O2-对苯二甲酸荧光传感器体系检测谷胱甘肽41-57
• 3.1 前言41-42
• 3.2 实验部分42-43
• 3.2.1 实验仪器42
• 3.2.2 实验试剂42-43
• 3.2.3 多孔空心CuO微球的制备43
• 3.2.4 溶液中谷胱甘肽的检测43
• 3.2.5 血清中谷胱甘肽的检测43
• 3.3 结果与讨论43-56
• 3.3.1 多孔空心CuO微球的表征43-47
• 3.3.2 多孔空心CuO微球的生长机理47-49
• 3.3.3 多孔空心CuO微球-O_2-对苯二甲酸荧光传感器检测谷胱甘肽的原理49-52
• 3.3.4 检测条件的优化52-54
• 3.3.5 谷胱甘肽的检测54-55
• 3.3.6 选择性的考察55-56
• 3.4 小结56-57
• 第4章 基于多孔空心CuO微球的模拟氧化酶性质检测Hg~(2+)57-65
• 4.1 前言57-58
• 4.2 实验部分58-59
• 4.2.1 实验仪器58
• 4.2.2 实验试剂58
• 4.2.3 多孔空心CuO微球的制备58
• 4.2.4 多孔空心CuO微球的模拟氧化酶性质研究58
• 4.2.5 以TMB作为底物比色法检测Hg~(2+)58-59
• 4.3 结果与讨论59-64
• 4.3.1 多孔空心CuO微球的表征59
• 4.3.2 多孔空心CuO微球模拟氧化物酶性质的研究结果59-60
• 4.3.3 以TMB作为底物比色法检测Hg~(2+)的原理60-61
• 4.3.4 测定体系的条件优化61-63
• 4.3.5 Hg~(2+)的检测63
• 4.3.6 选择性的考察63-64
• 4.4 小结64-65
• 第5章 全文总结与展望65-67
• 5.1 全文总结65-66
• 5.2 前景展望66-67
• 参考文献67-77
• 研究生期间科研成果77-79
• 致谢79

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