氧化锌纳米材料制备及其环境分析应用研究

发布时间：2018-02-05 01:19

  本文关键词： 氧化锌纳米材料 量子点 光电 光催化 有机污染物 五溴联苯醚 环境污染 免疫分析　出处：《湖南大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：现代工农业的快速发展,使得环境污染问题也变得日益严重。其中,持久性有机污染物(POPs)因具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性等特点,对人类的健康造成了严重的威胁。由于POPs为有毒小分子,其抗体制备较难,因此能开展特异性免疫分析的POPs数量并不多。纳米材料因具有独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及发光效应等特点,在诸多应用领域都具有极大的研究价值。基于此,我们选取多溴联苯醚(PBDEs)中的五溴联苯醚(BDE-121)为目标模型分子,制备相应的抗体,为免疫分析检测提供依据。以ZnO纳米材料为基础,从其制备及改性入手,系统地研究了基于ZnO纳米复合材料的性能及其在光催化及生物传感器构建等领域的应用。本论文以有机污染物的去除及快速分析为最终目标,以ZnO纳米材料的制备及改性为基础,开展了基于ZnO复合纳米功能材料的生物传感及光催化性能研究。主要研究内容如下:(1)ZnO纳米材料制备:采用三电极体系,以电化学沉积技术制备三维、多孔ZnO纳米片;采用简单的低温水热法合成一维ZnO纳米棒;结合上述两种方法先电沉积后水热两步制备出比表面积更大的ZnO纳米棒-纳米片复合结构;初步探讨了ZnO纳米结构生长机理及水热参数对产物结构和形貌的影响(第2章)。(2)ZnO纳米片改性及光电性能研究:结合电化学沉积及连续离子层吸附与反应技术(SILAR),以三维、多孔ZnO纳米片为结构模板,Mn-Cd S壳层包裹的Cd Te量子点为敏化剂,大带隙Zn S量子点为双层电势阻挡层分别修饰于ZnO纳米片及敏化剂之上,构建Zn S/Cd Te/Mn-Cd S/Zn S/ZnO复合光电极;此复合电极展现了良好的光电化学性能,光电流密度达到6.23 m A/cm2,转换效率达到了4.2%;通过对有机污染物的降解实验,研究了复合电极的光催化性能(第3章)。(3)无标记光电免疫分析检测BDE-121:选取具有高光电活性的Zn S/Cd Te/Mn-Cd S/Zn S/ZnO纳米片为光电极,通过联接剂将BDE-121的多抗固定在光电极表面,构建无标记光电免疫传感器以实现BDE-121的定量检测;采用多孔ZnO不仅可以负载更多敏化剂,还可以联接更多的捕获剂;引入核壳结构的Cd Te/Mn-Cd S量子点和双层Zn S提高ZnO纳米片的光电响应;通过直接测定抗原抗体复合物形成时光电流的变化直接检测BDE-121浓度;此免疫传感器对BDE-121检测具有灵敏度高、特异性强及稳定性好等优点,线性范围为5.0×10-12 M至1.0×10-7 M,检测下限达到3.98 p M;且本方法检测油漆样品中BDE-121所得含量与气相色谱与质谱联用(GS/MS)检测结果一致,表明传感器具有实际应用价值(第4章)。(4)标记型光电免疫分析检测BDE-121:通过设计双敏化结构的Cd Te/Mn-Cd S/ZnO纳米棒-纳米片构建一种标记型光电免疫传感器对BDE-121进行检测;采用SILAR方法将Mn-Cd S量子点负载于比表面积大的ZnO纳米棒-纳米片上构建光电极,并在其表面固定BDE-121单抗,当抗原抗体特异性结合时,Cd Te量子点标记的BSA-BDE-121会放大信号;共敏化结构不仅扩展了光的吸收范围,提高了光的利用率,且阶梯型带隙结构促进光生电子转移提高光电性能;由于检测物BDE-121为小分子,所以采用竞争的方法,抗原BDE-121与标记抗原Cd Te QDs-BSA-BDE-121竞争地与抗体相结合从而影响电信号;此方法获得的线性范围为1.0×10-12 M至5.0×10-8 M,检测下限达到0.25 p M;此传感器的构建为其他小分子的检测提供了一个很好的平台(第5章)。(5)荧光免疫分析检测BDE-121:由于BDE-121本身不具有荧光性质,因此建立BDE-121的荧光分析法具有非常重要的意义。本章基于荧光共振能量转移的机理,利用BSA将荧光染料(FITC)和量子点(CQDs)结合双标记BDE-121构成比率型荧光探针,联合免疫分析,检测BDE-121;线性范围为5.0×10-10 M至1.0×10-7 M,检测限为5.0×10-11 M。且实验证明该方法所得结果优于用FITC或CQDs单独标记BSA-BDE-121(第6章)。
[Abstract]:On the basis of the preparation and modification of ZnO nano - materials , we studied the properties of ZnO nano - composites and their application in the fields of photocatalysis and biological sensors . ( 3 ) BDE - 121 was detected by using Zn S / Cd Te / Mn - Cd S / Zn S / ZnO nano sheets with high photoelectric activity as photoelectrode , and BDE - 121 was detected by using porous ZnO . ( 5 ) BDE - 121 was detected by fluorescence immunoassay . BDE - 121 was used to detect BDE - 121 because BDE - 121 was not fluorescent . In this chapter , the fluorescent dyes ( FITC ) and quantum dots ( CQDs ) were conjugated with double labeled BDE - 121 to form ratio - type fluorescent probes . The detection limit was 5.0 脳 10 - 11 M . The results of this method were superior to those labeled with FITC or CQDs alone ( Chapter 6 ) .

【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X85;TQ132.41;TB383.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;有序聚集结构组装和发光纳米材料制备研究[J];光机电信息;2010年01期

2 张喜梅,陈玲,李琳,郭祀远;纳米材料制备研究现状及其发展方向[J];现代化工;2000年07期

3 刘珍,梁伟,许并社,市野濑英喜;纳米材料制备方法及其研究进展[J];材料科学与工艺;2000年03期

4 邵庆辉,古国榜,章莉娟;微乳化技术在纳米材料制备中的应用研究[J];化工新型材料;2001年07期

5 段学臣,曾真诚,高桂兰;纳米材料制备方法和展望[J];稀有金属与硬质合金;2001年04期

6 吴青,汪炯;纳米材料制备及其应用[J];浙江化工;2001年02期

7 王结良,梁国正,赵雯,吕生华;纳米材料制备新技术研究进展[J];河南化工;2003年10期

8 张登松,施利毅;纳米材料制备的若干新进展[J];化学工业与工程技术;2003年05期

9 杨玉华,王九思,许力;纳米材料制备方法简述[J];甘肃水利水电技术;2004年01期

10 陈辉,强颖怀;纳米材料制备过程中的激光方法研究[J];云南大学学报(自然科学版);2005年S1期

相关会议论文 前10条

1 李春忠;;低维纳米材料制备及应用过程的工程特征[A];上海市颗粒学会2005年年会论文集[C];2005年

2 张春;郭瑞斌;孟淑娟;张俊晓;莫尊理;;磁场在纳米材料制备中的应用及影响作用[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 翁小乐;吴忠标;;超临界水流动式纳米材料制备技术[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第2分册）[C];2010年

4 施雨湘;;纳米材料制备加工研究进展[A];新世纪科技与湖北经济发展——2001首届湖北科技论坛论文集[C];2001年

5 刘雪峰;涂铭旌;;纳米材料制备中磨介的配比研究[A];2002年材料科学与工程新进展（上）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

6 李学良;耿学红;;掺加铬的氮化钼纳米材料制备及超电容性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

7 邓忠民;朱晨;洪友士;;SPD纳米材料制备机理及其力学特性[A];力学与西部开发会议论文集[C];2001年

8 秦高梧;;软磁纳米材料制备及其薄膜复合磁导率特性[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

9 孙振华;王海花;陈雪松;苏党生;;功能导向的金属基杂化纳米材料制备与性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 潘家祯;崔宁;;用超高压微射流技术制备纳米级材料[A];纳微粉体制备与应用进展——2002年纳微粉体制备与技术应用研讨会论文集[C];2002年

相关重要报纸文章 前1条

1 记者 李大庆;科学家研讨材料未来发展新方向[N];科技日报;2000年

相关博士学位论文 前5条

1 李伟利;氧化锌纳米材料制备及其环境分析应用研究[D];湖南大学;2015年

2 刘颖;基于明胶的纳米材料制备及性能研究[D];南京理工大学;2011年

3 翟永爱;离子液体的制备及其在纳米材料制备方面的应用[D];吉林大学;2009年

4 冯海涛;SnO_2纳米材料制备与微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年

5 赵明伟;离子液体参与构建的分子有序聚集体及在纳米材料制备中的应用[D];山东大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 苏子健;基于AVR单片机的纳米材料制备设备控制器[D];燕山大学;2016年

2 陈杰;含铁高分子纳米材料制备及放射治疗肿瘤细胞模型研究[D];苏州大学;2016年

3 徐哲;基于生物模板的纳米材料制备和性能表征[D];华东师范大学;2011年

4 程树青;过渡金属氧化物纳米材料制备及其电化学性质研究[D];安庆师范学院;2015年

5 李蕊;基于环己二胺和1，2-二苯基乙二胺手性两亲性小分子化合物的合成及在纳米材料制备中的应用[D];苏州大学;2013年

6 李朝阳;铝团簇的理论计算以及金属纳米材料制备和性能的初步研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年

7 袁杰;离子液体参与构筑的囊泡体系及其在纳米材料制备中的应用[D];山东大学;2011年

8 徐志奎;梯度聚合物的合成表征及在纳米材料制备中的应用[D];青岛科技大学;2008年

9 杜长青;水溶性自由基引发剂的合成及在纳米材料制备中的应用[D];延边大学;2005年

10 田鸣;半导体纳米材料制备与性能研究[D];沈阳工业大学;2010年

，

本文编号：1491702