核壳型多级纳米结构的制备与性能研究

发布时间：2017-03-20 22:08

  本文关键词：核壳型多级纳米结构的制备与性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：核壳型多级纳米结构是由外部的壳与内部的核通过化学键或者其它作用力相互作用而形成的一种特殊的纳米结构。构成这种核壳型多级结构的纳米材料由于其成分,结构及大小的影响使其呈现出特殊的物理和化学性质。但是,这种核壳型多级结构的纳米材料的性质,并不是构成这种多级结构的纳米材料的每种成分性能的叠加而是各成分通过相互的协同作用而表现出来的一种综合的性能。当然这种多级结构的纳米材料同时具备每种成分所独特的物理和化学性质。因此,这种核壳型多级结构的纳米材料被广泛的应用于生物、刑侦、光学器件以及催化等领域,越来越受到人们的重视。 胶体晶体尤其是半导体纳米晶量子点,由于其有较强的尺寸效应、优良的光学和电学性能在科学和商业的领域越来越引起人们较大的兴趣,同时也在多个领域展现出了较大的应用潜能,这其中主要包括发光设备、光子晶体、非线性光学材料[4]和生物标记等领域。目前,人们已经越来越重视对这种新型纳米材料的研究,特别是作为一种荧光标记物(纳米晶量子点具有良好的荧光性能),被广泛的应用到了生物荧光标记领域以及刑侦领域,这也使这种特殊的纳米材料成为近来研究的一个热点。 本论文的主要工作是研究制备了两种具有核壳型多级结构的SiO2-QDs@SiO2(QDs=CdTe, PbTe, PbS)和Pt@SiO2@Pt@SiO2@TiO2的纳米复合材料并分别对这两种核壳型多级结构的纳米复合材料进行了性能的研究,主要的研究内容及取得的进展如下： 一、核壳型多级结构的SiO2-QDs@SiO2纳米复合材料的制备以及应用研究 (1)Si02纳米颗粒因具有良好的水溶性及生物相容性常常被选用与纳米晶量子点组装成各种多级结构的纳米复合材料如核壳型多级结构的纳米复合材料等。本论文选用Si02纳米材料作为支架,与纳米晶量子点QDs (QDs=CdTe, PbTe, PbS)组合而形成了一种核壳型多级结构的纳米复合材料,并且在自组装的过程中同时在量子点外面形成了一层薄的Si02层,这样不仅能够防止重金属离子Cd2+和Pb2+的释放造成环境污染,获得安全可靠的环境氛围；而且还能保护纳米晶量子点QDs (QDs=CdTe, PbTe, PbS)免于受外界酸碱和温度等环境的影响,防止了量子点荧光性的淬灭,使其发挥更好的应用价值。 (2)利用多级结构的SiO2-CdTe@SiO2纳米复合材料表面的Si-OH,成功修饰上羧基(-COOH)和氨基(-NH2)等活性基团,然后利用这种多级结构的修饰了羧基(-COOH)的SiO2-CdTe@SiO2-COOH纳米复合材料和氨基(-NH2)的SiO2-CdTe@SiO2-NH2纳米复合材料进行指纹检测,并且使在玻璃片及黑色塑料袋上沉积的指纹在紫外灯的照射下清晰的显现出来,从而实现了其在刑侦领域作为指纹检测试剂应用；同时,多级结构的SiO2-CdTe@SiO2-COOH纳米复合材料能够与活细胞细胞膜上的蛋白质、多肽等的氨基(-NH2)活性基团发生特异性的偶联作用,使这种多级结构的纳米复合材料成功地连接在活的细胞上,从而使细胞可以在荧光作用下显现出来,达到细胞标记的作用。本论文的主要工作是利用海拉细胞作为被标记细胞,在荧光光学显微镜下清晰的显现,证明了这种多级结构的纳米复合材料的细胞标记作用。 二、核壳型多级纳米结构的Pt@SiO2@Pt@SiO2@TiO2的制备和性能测试 (1)核壳型多级纳米结构的Pt@SiO2@Pt@SiO2@TiO2的制备。首先制备Ag@SiO2的纳米球,然后通过一步回流作用将Pt纳米粒子沉积在这种核壳结构上从而形成Ag@SiO2@Pt的纳米球。再通一次简单的正硅酸乙酯(TEOS)的水解在Ag@SiO2@Pt的纳米球的表面包覆一层Si02(起到了保护Pt纳米粒子的作用)即形成了多级核壳结构的Ag@SiO2@Pt@SiO2,再通过TBOT的水解包覆一层TiO2从而形成了核壳型多级结构的Ag@SiO2@Pt@SiO2@TiO2纳米复合材料,最后通过伽尔瓦尼还原反应将最里面的的Ag核置换成Pt的纳米粒子,最终形成了具有核壳型多级结构的Pt@SiO2@Pt@SiO2@TiO2纳米复合材料。 (2)制备核壳型多级结构的Pt@SiO2@Pt@SiO2@TiO2纳米复合材料并对其进行催化性能的研究,即通过利用硼氢化钠(NaBH4)作还原剂,用核壳型多级结构的Pt@SiO2@Pt@SiO2@TiO2纳米复合材料作催化剂测试其对对硝基苯酚(4-NP)催化还原的能力,从而证明了这种多级核壳结构的纳米复合材料具有很强的催化能力。
【关键词】：多级结构 量子点 细胞标记 指纹检测 贵金属
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB383.1;O641
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 前言10
• 1.1.1 核壳型多级结构纳米材料的简介10
• 1.1.2 核壳型多级结构纳米材料的性质10
• 1.2 基于量子点形成多级核壳结构的纳米材料的研究现状10-14
• 1.2.1 与无机凝胶的复合11-13
• 1.2.2 与有机高分子复合13-14
• 1.3 基于量子点形成的多级核壳结构纳米材料的应用14-20
• 1.3.1 在编码及细胞成像中的应用15-17
• 1.3.2 在生物标记中的应用17-20
• 1.3.3 作为荧光探针的应用20
• 1.4 本论文的研究目的、意义及内容20-23
• 1.4.1 本论文选题的目的、意义20-21
• 1.4.2 本论文的主要研究内容21-23
• 第二章 SiO_2-QDs@SiO_2(QDs=CdTe,PbTe,PbS)多级纳米复合材料的制备及性能研究23-38
• 2.1 引言23-24
• 2.2 实验部分24-28
• 2.2.1 实验试剂24-26
• 2.2.2 多级结构的SiO_2-CdTe@SiO_2的纳米复合材料的制备26-28
• 2.3 实验结果与讨论28-36
• 2.3.1 被羧基(-COOH)及氨基(-NH_2)的SiO_2-QDs@SiO_2(QDs=CdTe,PbTe,PbS)多级纳米复合材料的制备机理及产物表征28-34
• 2.3.2 指纹检测34-35
• 2.3.3 细胞检测35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 多级核壳结构的Pt@SiO_2@Pt@SiO_2@TiO_2纳米材料的制备与催化性能的研究38-49
• 3.1 前言38-39
• 3.2 实验部分39-42
• 3.2.1 主要仪器与设备39-40
• 3.2.2 核壳结构的Ag@SiO_2纳米球制备40
• 3.2.3 核壳型多级结构的Ag@SiO_2@Pt纳米球制备40-41
• 3.2.4 核壳型多级结构的Ag@SiO_2@Pt@SiO_2纳米球制备41
• 3.2.5 核壳型多级结构的Ag@SiO_2@Pt@SiO_2@TiO_2纳米球制备41
• 3.2.6 核壳型多级结构的Pt@SiO_2@Pt@SiO_2@TiO_2纳米球制备41-42
• 3.3 催化性能的测试42
• 3.4 结果与讨论42-48
• 3.4.1 核壳结构Pt@SiO_2@Pt@SiO_2@TiO_2纳米球的制备机理及表征42-47
• 3.4.2 核壳结构Pt@SiO_2@Pt@SiO_2@TiO_2纳米球的催化性能测试47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 结论与展望49-52
• 4.1 主要结论49-51
• 4.2 后续工作展望51-52
• 参考文献52-62
• 攻读学位期间的研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周彦豪;纳米科技与橡胶工业的发展[J];中国橡胶;2002年21期

  本文关键词：核壳型多级纳米结构的制备与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：258535