基于新型还原剂盐酸羟胺荧光铜纳米簇的合成及其性质研究

发布时间：2017-09-05 15:05

  本文关键词：基于新型还原剂盐酸羟胺荧光铜纳米簇的合成及其性质研究

  更多相关文章： 荧光铜纳米簇(Cu NCs) 盐酸羟胺还原 Hg~(2+)传感 Co~(2+)传感

【摘要】：由于荧光金属纳米簇(MNCs)独特的电子结构和物理化学性质,其作为一种新型的荧光材料已经引起了越来越多的关注。MNCs的尺寸介于金属原子和纳米粒子之间,接近电子的费米波长,使其表现出类似于分子的性质例如离散的能级、尺寸可调的荧光性质、良好的光稳定性和生物相容性。到目前为止,已经有大量工作研究报道了荧光贵金属Au、Ag NCs的合成及其性质和应用研究。由于荧光非贵金属铜纳米簇(Cu NCs)更为廉价,具有良好的水溶性、更为广泛的应用和显著的光学性质,最近几年,荧光Cu NCs逐渐成为研究的热点。然而,由于制备超小尺寸的Cu NCs非常困难而且合成的Cu NCs在空气中容易被氧化,因此和已经取得的Au和Ag NCs的合成方法相比,Cu NCs的研究仍处在一个初步阶段。本论文报道了一种简单有效的一锅化学合成荧光Cu NCs的方法,本方法采用盐酸羟胺(NH2OH·HCl作为还原剂,蛋白质牛血清蛋白(BSA)和溶菌酶(Lys)作为保护剂。以BSA作为模板合成的荧光铜纳米簇(Cu NCs@BSA)在室温365 nm UV光照射下可观察到明亮的橘色／红色荧光,其最大的激发和发射峰分别位于355 nm/615 nm, 395 nm/645 nm。以Lys作为模板合成的荧光铜纳米簇(Cu NCs@Lys)在室温365 nm UV光照射下可观察到明亮的黄色荧光,其最大的激发和发射峰分别位于334 nm/596 nm。本论文系统考察了荧光Cu NCs的合成条件,包括还原剂NH2OH·HCl的量、还原剂的选择性、BSA/Cu(NO3)2和Lys/Cu(NO3)2的摩尔比、pH值、反应温度、反应时间和不同铜源对合成Cu NCs荧光强度的影响。对在优选实验条件下合成的荧光Cu NCs进行透射电子显微镜(TEM)成像和X射线光电子能谱表征(XPS),结果表明合成的Cu NCs外观上呈圆形并且具有相对均匀的尺寸分布,平均尺寸大小接近2.5 nm；从XPS光谱图中可以看出Cu NCs中Cu处于零价态。更为重要的是,本方法合成的荧光Cu NCs在冰箱4℃避光保存条件下可保持至少2个月的稳定性,并且对H202表现出强的抗氧化性。此外,本方法合成的Cu NCs@BSA可应用于灵敏和选择性地检测重金属离子Hg2+Hg2+的检测限为0.2 nM；Cu NCs@Lys可应用于灵敏和选择性地检测Co2+,Co2+的检测限为2.4 nM。据我们所知,这是首次采用温和还原剂NH2OH·HCl来合成荧光Cu NCs,该合成方法简单易行,反应过程可以在室温条件下直接进行。合成的Cu NCs具有明亮的红光／黄光发射性质,并且制备的Cu NCs和之前报道的Cu NCs相比表现出更高的稳定性。
【关键词】：荧光铜纳米簇(Cu NCs) 盐酸羟胺还原 Hg~(2+)传感 Co~(2+)传感
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 文献综述11-24
• 1.1 荧光金属纳米簇(MNCs)概述11-12
• 1.2 贵金属纳米簇(Au/AgNCs)12-16
• 1.3 荧光非贵金属铜纳米簇(CuNCs)16-20
• 1.3.1 以不同配体作为模板合成CuNCs16-19
• 1.3.2 还原方式对体系的影响19-20
• 1.4 荧光MNCs的应用20-23
• 1.4.1 荧光MNCs作为金属离子和小分子传感器20-21
• 1.4.2 荧光MNCs应用于生物标记和生物成像21-23
• 1.4.3 荧光MNCs作为蛋白质和DNA传感器23
• 1.5 本论文选题依据及研究内容23-24
• 2 实验部分24-27
• 2.1 实验试剂24-25
• 2.2 实验仪器25-26
• 2.3 Cu NCs的表征26-27
• 2.3.1 CuNCs的TEM表征26
• 2.3.2 CuNCs的XPS表征26-27
• 3 基于NH_2OH·HCl还原荧光Cu NCs@BSA的合成及其对Hg~(2+)特异性检测27-52
• 3.1 CuNCs@BSA的制备28
• 3.2 CuNCs@BSA合成条件的优化28-38
• 3.2.1 还原剂NH_2OH·HCl的量对CuNCs@BSA荧光强度的影响28-29
• 3.2.2 BSA/Cu(NO_3)2摩尔比和pH对CuNCs@BSA荧光强度的影响29-31
• 3.2.3 反应温度、时间和不同铜源对CuNCs@BSA荧光强度的影响31-33
• 3.2.4 还原条件的优化33-38
• 3.2.5 对照实验38
• 3.3 合成的CuNCs@BSA结果表征38-43
• 3.3.1 UV-vis吸收光谱38-39
• 3.3.2 CuNCs@BSA的荧光激发和发射光谱39-40
• 3.3.3 CuNCs@BSA的TEM表征40-41
• 3.3.4 CuNCs@BSA的XPS表征41-42
• 3.3.5 CuNCs@BSA的稳定性42-43
• 3.4 应用合成的Cu NCs@BSA检测Hg~(2+)43-51
• 3.4.1 Hg~(2+)的线性检测范围和检测限46-49
• 3.4.2 Hg~(2+)的特异性检测49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 基于NH_2OH·HCl还原荧光CuNCs@Lys的合成及其对Co~(2+)特异性检测52-67
• 4.1 CuNCs@Lys的制备53
• 4.2 CuNCs@Lys合成条件的优化53-58
• 4.2.1 还原剂NH_2OH·HCl的量对CuNCs@Lys荧光强度的影响53-54
• 4.2.2 Lys/Cu(NO_3)_2摩尔比对CuNCs@Lys荧光强度的影响54
• 4.2.3 pH值对CuNCs@Lys荧光强度的影响54-56
• 4.2.4 反应温度、时间和不同铜源对CuNCs@Lys荧光强度的影响56-57
• 4.2.5 对照实验57-58
• 4.3 合成的Cu NCs@Lys结果表征58-62
• 4.3.1 UV-vis吸收光谱58
• 4.3.2 CuNCs@Lys的荧光激发和发射光谱58-59
• 4.3.3 CuNCs@Lys的TEM表征59-60
• 4.3.4 CuNCs@Lys的XPS表征60-61
• 4.3.5 CuNCs@Lys的稳定性61-62
• 4.4 应用合成的CuNCs@Lys检测Co~(2+)62-65
• 4.4.1 Co~(2+)的线性检测范围和检测限62-64
• 4.4.2 Co~(2+)的特异性检测64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 结论67-69
• 本论文创新点及展望69-70
• 参考文献70-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

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