铜基化合物纳米材料的制备及比色传感器的构建

发布时间：2017-10-27 03:38

  本文关键词：铜基化合物纳米材料的制备及比色传感器的构建

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【摘要】：光学传感器是以光吸收为基础,通过研究分子或分子集合体对特定物质进行识别的光吸收过程,在分子的相互作用下产生并传递信号,从而实现对特定物质进行检测的分子器件。比色传感器作为光学传感器的一种,具有操作简单、快速、方便等特点,并能广泛应用于生物分析、环境检测、食品安全和医疗诊断等领域。另外,由于天然酶不易存储、易变性和失活,故合成成本低、催化性能好的金属、非金属及复合纳米材料作为模拟酶代替天然酶越来越受到人们的关注。本实验通过离子液体为溶剂的共沉淀法,功能材料的复合、腐植酸协助还原等方法制备了一系列的催化性能好的复合材料,并研究了这些材料的过氧化物酶活性。在此基础上,结合紫外可见吸收光谱,构建了一系列的比色传感器,其主要分为以下三个方面。(1)以氯化铈和氯化铜为原料,在含有离子液体的溶液中和六次亚甲基四胺提供的弱碱性条件下,通过共沉淀法制备了Cu2(OH)3Cl-CeO2复合材料。通过扫描电子显微镜和XRD手段对制备的材料进行了表征。复合材料能在H2O2存在的条件下催化过氧化物酶底物TMB使溶液变蓝。由此,开发了一种简单、快速、灵敏的比色方法,实现了对H2O2、葡萄糖和胆固醇的检测。(2)在腐植酸的协助下煅烧双氰胺-铜离子复合物制备了CuNPs/g-C3N4复合材料。对材料进行了XRD、FTIR和TEM表征。制备的CuNPs/g-C3N4材料能在H2O2存在下快速氧化过氧化物酶底物TMB产生蓝色,证明CuNPs/g-C3N4具有很好的类过氧化物酶活性。由此,开发了一种简单、快速检测H2O2和葡萄糖的比色方法,对H2O2和葡萄糖的检测限分别为3.2×10-8 M和3.7×10-7 M。(3)以腐植酸作为稳定剂和还原剂,通过煅烧法制备了稳定的铜纳米粒子(CuNPs)。用XRD、SEM、FTIR、XPS和热重等手段对制备的CuNPs进行了表征。制备的CuNPs能在H2O2存在下将过氧化物酶底物TMB氧化产生蓝色,具有很好的类过氧化物酶活性。且制备的CuNPs放置6个月几乎不被氧化,表现出极好的稳定性。由此,开发了一种简单、快速和灵敏的比色检测葡萄糖含量的方法,检测限为6.86×10-7 M。本研究提供了一种新颖制备稳定CuNPs的方法,可用于人体血样和梨汁中葡萄糖含量的检测。
【关键词】：铜基复合材料 过氧化物模拟酶 光化学传感器 比色检测
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O657.3
【目录】：

• 符号说明4-7
• 中文摘要7-8
• Abstract8-10
• 1 引言10-19
• 1.1 光学传感器10-12
• 1.1.1 荧光化学传感器10-11
• 1.1.2 化学发光传感器11
• 1.1.3 比色传感器11-12
• 1.2 模拟酶的基本理论12-13
• 1.3 比色传感器材料的选择13-16
• 1.3.1 碳基纳米材料13-14
• 1.3.2 金属类纳米材料14-15
• 1.3.3 复合纳米材料15-16
• 1.4 比色传感器的应用16-18
• 1.4.1 环境分析中的应用16-17
• 1.4.2 食品检测中的应用17
• 1.4.3 生物技术中的应用17-18
• 1.4.4 医疗诊断中的应用18
• 1.5 本课题的提出及研究内容18-19
• 2 材料与方法19-27
• 2.1 试剂与仪器19-21
• 2.1.1 试剂19-20
• 2.1.2 仪器20-21
• 2.2 实验方法21-27
• 2.2.1 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2模拟酶活性及对葡萄糖和胆固醇的检测21-23
• 2.2.2 CuNPs/g-C_3N_4纳米片过氧化物模拟酶及对葡萄糖的检测23-25
• 2.2.3 腐植酸模板合成铜纳米粒子的过氧化酶活性及对葡萄糖的检测25-27
• 3 结果与分析27-46
• 3.1 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2模拟酶活性及对葡萄糖和胆固醇的检测27-32
• 3.1.1 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2材料的表征27-28
• 3.1.2 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2过氧化物酶活性28-29
• 3.1.3 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2催化条件的优化29-30
• 3.1.4 底物米氏常数的测定及催化机理的研究30-31
• 3.1.5 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2比色传感器的构建及应用31-32
• 3.2 CuNPs/g-C_3N_4纳米片过氧化物模拟酶及对葡萄糖的检测32-39
• 3.2.1 CuNPs/g-C_3N_4纳米材料的表征32-33
• 3.2.2 CuNPs/g-C_3N_4过氧化物酶活性的研究33-34
• 3.2.3 CuNPs/g-C_3N_4催化条件的优化34-35
• 3.2.4 底物米氏常数的测定及催化机理的研究35-37
• 3.2.5 CuNPs/g-C_3N_4比色传感器的构建及应用37-39
• 3.3 腐植酸模板合成铜纳米粒子的过氧化酶活性及对葡萄糖的检测39-46
• 3.3.1 CuNPs表征39-42
• 3.3.2 CuNPs的催化活性及条件优化42-43
• 3.3.3 米氏常数的测定和催化机理43-44
• 3.3.4 CuNPs比色传感器的构建及应用44-46
• 3.3.5 实际样品的检测46
• 4 讨论46-50
• 4.1 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2模拟酶活性及对葡萄糖和胆固醇的检测46-48
• 4.2 CuNPs/g-C_3N_4纳米片过氧化物模拟酶及对葡萄糖的检测48-49
• 4.3 腐植酸模板合成铜纳米粒子的过氧化酶活性及对葡萄糖的检测49-50
• 5 结论50-51
• 5.1 Cu_2(OH)_3Cl-CeO_2模拟酶活性及对葡萄糖和胆固醇的检测50
• 5.2 CuNPs/g-C_3N_4纳米片过氧化物模拟酶及对葡萄糖的检测50
• 5.3 腐植酸模板合成铜纳米粒子的过氧化酶活性及对葡萄糖的检测50-51
• 6 创新之处51-52
• 7 参考文献52-65
• 8 致谢65-66
• 9 攻读学位期间发表论文情况66

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