纳米Ti 3 C 2 T x 基生物传感器的构建及其在有机磷农药检测中的应用
发布时间：2021-01-24 08:16
酶传感器由于其自身具有的快速、简便、成本低等优势,在检测方面受到广泛关注。有机磷农药（OPs）的长期不合理使用对人、动植物以及环境造成了严重的危害。因此,建立快速便捷、灵敏高效的OPs残留检测方法显得尤为重要。乙酰胆碱酯酶（AChE）是检测OPs的常用生物识别元件,而构建基于AChE的生物传感器的关键是在保持高酶活的同时将其固定在工作电极表面。因此,寻求合适的修饰电极材料固定AChE对于酶传感器的制备和使用至关重要。本文利用新型二维材料Ti3C2Tx大的比表面积、金属特性、生物相容性及还原特性等优点,构建了一系列基于Ti3C2Tx的AChE生物传感器,并将其应用于OPs的检测中,主要研究内容包括:（1）以壳聚糖（CS）溶液为分散液分散Ti3C2Tx,并将其作为纳米载体固定AChE,制备生物传感器（AChE/Ti3C2Tx/GC...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MAX相的元素构成图示[15]
纳米Ti3C2Tx基生物传感器的构建及其在有机磷农药检测中的应用2图1.1MAX相的元素构成图示[15]Figure1.1IllustrationoftheMAXcongfigutations图1.2以HF为刻蚀剂合成MXenes的过程示意图[12]Figure1.2SchematicillustrationofthesynthesisprocessofMXenesusingHFasetchant1.1.2MXenes的性质和应用在2D材料领域，除石墨烯外，其它一些二维材料，如石墨炔、TMDs、h-BN、硅烯等在能源和催化领域也得到广泛研究[3,16]。相比于其它材料，MXenes的成分和结构更具优势：（1）在原子尺度上，可通过选择各种不同的金属元素（如Sc、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Mn等）、以不同的组合（如单、双、三元素）、配比和排布构建稳定的MXenes[17]。这一特点为MXenes材料具有金属的导电性和可调的活性位点提供了先决条件，也使得基于MXenes的纳米材料用于催化和能源领域成为可能；（2）在微观层次上，MXenes表面具有如-OH、-O、-F等终端官能团[18]，这些官能团使得MXenes在金属、半导体等多相催化中具有一定的应用价值，另外也为对其进行进一步的原子或纳米材料修饰提供了可能；（3）在某些条件下热处理后，MXenes可
河北工业大学硕士学位论文3转变为其它化合物，如含氧环境下，MXenes可转变为TiO2、无定型碳甚至是石墨烯量子点[19,20]，基于此，可将MXenes作为很多超薄材料如金属氧化物、金属-碳杂化物、功能化石墨烯杂化物等合成的前驱体，其性质和特征如图1.3所示。图1.3MXenes的独特特性和特征示意图[15]Figure1.3UniquepropertiesandschematicillustrationofMXenesMXenes的上述特点为其提供了良好的机械性能、亲水性和金属导电性，使其在电化学器件和光催化领域扮演着越来越重要的角色。例如，MXenes作为锂离子电池（LIB）的阳极材料表现出良好的导电性、低的工作电压和扩散阻力[18]；Ti3C2Tx的层状结构可使电解液离子插层形成感应电容[21]促进了MXenes材料在超级电容器电极方面的应用；另外，其中过渡金属的价态变化（如Ti的氧化态），有助于形成赝电容器；以Ti、Zr、Hf为过渡金属的MXenes材料对于300~500nm的波长具有很好的吸收度[22]可应用于光催化领域；在MXenes体系内存在的电子和空穴具有大的迁移率，可促进光催化产生的电子-空穴对迁移和分离，这些性质使MXenes材料在光催化制氢和污染物降解等领域具有一定的潜力；在电催化领域，MXenes通常作为载体材料；另外，由于MXenes材料的超低逸出功、良好的导电性和电负性表面[23]使其在催化领域广为应用，MXenes的存在不仅可改变催化剂的亲电性，还能改变其活性中心；这些特性使得MXenes材料在化学传感器方面也引起了一定的关注。目前，MXenes材料包括Ti3C2、Ti2C、Nb2C、V2C、(Ti0.5,Nb0.5)2C、(V0.5,Cr0.5)3C2、Ti3CN、Ta4C3[11,24-26]。而Ti3C2Tx是研究最广泛的一类MXenes材料，其具有特殊的理化特性，如金属特性、导电性、亲水性、高的比表?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米酶的发现与应用[J]. 高利增,阎锡蕴. 生物化学与生物物理进展. 2013(10)
本文编号：2996921
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MAX相的元素构成图示[15]
纳米Ti3C2Tx基生物传感器的构建及其在有机磷农药检测中的应用2图1.1MAX相的元素构成图示[15]Figure1.1IllustrationoftheMAXcongfigutations图1.2以HF为刻蚀剂合成MXenes的过程示意图[12]Figure1.2SchematicillustrationofthesynthesisprocessofMXenesusingHFasetchant1.1.2MXenes的性质和应用在2D材料领域，除石墨烯外，其它一些二维材料，如石墨炔、TMDs、h-BN、硅烯等在能源和催化领域也得到广泛研究[3,16]。相比于其它材料，MXenes的成分和结构更具优势：（1）在原子尺度上，可通过选择各种不同的金属元素（如Sc、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Mn等）、以不同的组合（如单、双、三元素）、配比和排布构建稳定的MXenes[17]。这一特点为MXenes材料具有金属的导电性和可调的活性位点提供了先决条件，也使得基于MXenes的纳米材料用于催化和能源领域成为可能；（2）在微观层次上，MXenes表面具有如-OH、-O、-F等终端官能团[18]，这些官能团使得MXenes在金属、半导体等多相催化中具有一定的应用价值，另外也为对其进行进一步的原子或纳米材料修饰提供了可能；（3）在某些条件下热处理后，MXenes可
河北工业大学硕士学位论文3转变为其它化合物，如含氧环境下，MXenes可转变为TiO2、无定型碳甚至是石墨烯量子点[19,20]，基于此，可将MXenes作为很多超薄材料如金属氧化物、金属-碳杂化物、功能化石墨烯杂化物等合成的前驱体，其性质和特征如图1.3所示。图1.3MXenes的独特特性和特征示意图[15]Figure1.3UniquepropertiesandschematicillustrationofMXenesMXenes的上述特点为其提供了良好的机械性能、亲水性和金属导电性，使其在电化学器件和光催化领域扮演着越来越重要的角色。例如，MXenes作为锂离子电池（LIB）的阳极材料表现出良好的导电性、低的工作电压和扩散阻力[18]；Ti3C2Tx的层状结构可使电解液离子插层形成感应电容[21]促进了MXenes材料在超级电容器电极方面的应用；另外，其中过渡金属的价态变化（如Ti的氧化态），有助于形成赝电容器；以Ti、Zr、Hf为过渡金属的MXenes材料对于300~500nm的波长具有很好的吸收度[22]可应用于光催化领域；在MXenes体系内存在的电子和空穴具有大的迁移率，可促进光催化产生的电子-空穴对迁移和分离，这些性质使MXenes材料在光催化制氢和污染物降解等领域具有一定的潜力；在电催化领域，MXenes通常作为载体材料；另外，由于MXenes材料的超低逸出功、良好的导电性和电负性表面[23]使其在催化领域广为应用，MXenes的存在不仅可改变催化剂的亲电性，还能改变其活性中心；这些特性使得MXenes材料在化学传感器方面也引起了一定的关注。目前，MXenes材料包括Ti3C2、Ti2C、Nb2C、V2C、(Ti0.5,Nb0.5)2C、(V0.5,Cr0.5)3C2、Ti3CN、Ta4C3[11,24-26]。而Ti3C2Tx是研究最广泛的一类MXenes材料，其具有特殊的理化特性，如金属特性、导电性、亲水性、高的比表?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米酶的发现与应用[J]. 高利增,阎锡蕴. 生物化学与生物物理进展. 2013(10)
本文编号：2996921
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