金属纳米簇的制备及分析检测

发布时间：2020-06-06 02:47

【摘要】：金属纳米粒子(MNPs)作为一种新型的荧光纳米传感器,有其独特的性质:良好的光稳定性、大的斯托克斯位移、低毒性等。除此之外,金属纳米簇合成过程简单,易于操作,并且可以通过控制合成条件来制备粒径大小及发光性能不同的纳米粒子,因此可以应用在多种领域。本文选用丝素蛋白生物大分子为模板,合成出铜纳米簇(CuNCs)、镍纳米簇(NiNCs)及银纳米粒子(AgNPs),并基于荧光诱导(AIE)、纳米刻蚀、荧光猝灭机制,分别建立了pH、离子、分子传感体系。第一章:介绍了金属纳米粒子(MNPs)的制备、性质及其应用等方面的发展状况,并简要叙述了本论文的工作内容。第二章:利用“一锅法”合成了具有聚集诱导特性的铜纳米簇(CuNCs),基于此机理,在pH=7.0的条件下,CuNCs可以用来检测S~(2-)。通过荧光光谱,紫外-可见吸收光谱,X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)进一步研究了CuNCs与S~(2-)之间的作用机理。通过透射电子显微镜(TEM)可以观察到较小粒径的CuNCs(2.8 nm)有序组装成尺寸为(47±2)×(15±2)nm的均匀棒状纳米粒子,并伴随着荧光强度的增强,量子产率从1.6%增加到4.9%。更重要的是,组装的纳米粒子在尺寸和形态上也是单分散的,这为分析应用提供了独特的优势。基于此,SF@CuNCs可以发展成为实用的纳米传感器用于S~(2-)的检测,且具有高灵敏度和选择性。S~(2-)检测的线性响应范围为5.0μM-110.0μM,检测限为0.286μM。第三章:在碱性条件下,以丝素蛋白为模板和还原剂,合成了双功能型银纳米粒子(AgNPs),可同时作为S~(2-)离子和pH传感器。S~(2-)离子可以将较大粒径的AgNPs刻蚀成小尺寸AgNCs,同时伴随着荧光增强现象。并且研究的16种阴离子,均表现出对S~(2-)高的选择性。除此之外,基于质子化和去质子化机制,SF@AgNPs的荧光随着pH值的增加而增强并伴随着粒径的改变,因此它也可以发展成pH传感。这项工作为单个探针用于多个目标检测的体系提供了新的方向。第四章:以天然丝素蛋白为模板和还原剂一步合成了高荧光强度的SF@NiNCs。合成的SF@NiNCs荧光量子产率(QY)高达15.26%,发较强的蓝绿色荧光。基于不同作用机理可用于水溶液中H_2O_2和四环素(TCs)的检测。TCs的加入使探针荧光发射峰发生比率型变化,小于500 nm处SF@NiNCs的荧光强度不断减弱,而大于500 nm处的荧光强度随TCs浓度的增加而增大,在500 nm处出现等发射点;而H_2O_2的加入仅使体系在475 nm处荧光猝灭。此外,合成的SF@NiNCs有较低的毒性、有良好的生物相容性可以进入细胞中,为纳米探针进一步应用于生物成像领域提供了可能。第五章:总结了本工作中金属纳米粒子(簇)作为荧光纳米传感,在检测离子及分子等方面的应用,并对以后的工作进行了展望。
【图文】：

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第一章绪论第一章绪论光纳米材料的概述米材料是指微粒的三维尺度有一维以上在纳米尺寸(0.1-100 n根据纬度，可将其分为四类：零维、一维、二维和三维纳米材料由于具有非常小的粒径，与传统的材料相比有很多独特的效应、表面效应[2]、量子尺寸效应[3-4]等，并在生物医学、军事、农业、电化学等方面有广泛的应用。其中，荧光纳米材料由，引起了很多研究者的关注。

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图 1.2 BSA 保护的 CuNCs 的合成示意图[15]Fig.1.2 Schematic illustration of the BSA-capped CuNCs[15].几年来，其他蛋白质也被广泛用作制备 MNCs 的保护剂。Zhao中分离出鸡蛋白(CEW)，经稀释离心后与氯金酸溶液混合，利用了发红光的 AuNCs。这一合成方法量子产率高达 6.6%，配体廉程简单且环保。酶也属于蛋白质，在某些特定环境中表现出催化 MNCs 合成的配体与金属相结合，可以制备出多功能性的 MNC道了乳铁蛋白酶(lactoferrin)保护的 AuNCs，还研究了乳铁蛋白(受体)之间发生的荧光共振能量转移(FRET)。Yu 等[13]将木)和 HAuCl4在碱性水溶液中混合 6h 后形成红色荧光的 AuNCs波长下，最大发射峰值在 660 nm 处。溶液和冷冻干燥得到的纳5nm)下都能发出强烈的红光。合成的 papain@AuNCs 基于荧光 Cu2+。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.3;TB383.1;TP212

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