基于石墨烯纳米材料和铈簇的光学传感器研究

发布时间：2017-05-18 19:18

  本文关键词：基于石墨烯纳米材料和铈簇的光学传感器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光学传感技术作为一种重要的分析方法,在生物成像、分子识别和安全监控等方面应用广泛。纳米材料的快速发展为光学传感的发展提供了广阔空间。石墨烯及其衍生材料、金纳米颗粒、稀土铈纳米材料都具有优良的光学、机械、电子和热力学性质,在生物或化学传感、生物成像、临床诊断和治疗等方面有良好的‘应用前景。本文主要研究了如何使石墨烯衍生材料与金纳米颗粒、铈纳米材料分别形成复合材料,通过表征探究了复合材料的形貌、成分、价态等特征,评估了复合材料的物理化学性能,并将它们应用于环境和生物体系的光学传感。第一章绪论主要介绍了石墨烯及其衍生材料、金纳米颗粒和稀土铈纳米材料的光学性质和应用,并提出本文的研究内容和意义。第二章基于AuNPs/rGO溶胶体系构建铅离子SERS传感器的研究在本章中,详细介绍了AuNPs/rGO溶胶的制备过程,并通过TEM. SEM.XRD和XPS等手段对材料的形貌和结构进行了表征。拉曼表征发现AuNPs/rGO表现出很强的SERS信号。根据铅离子可以促进溶金反应并改变AuNPs/rGO的纳米结构,从而影响SERS信号的原理,建立了铅离子浓度与材料SERS信号间的线性关系。该方法选择性好且非常灵敏,对铅离子的检测范围为5nM～4μM,检测限为1 nM。第三章基于CeCVrGO纳米复合材料的双酶性质构建过氧化氢和超氧根比色传感器的研究在本章中,通过超声一水热法合成了CeO2/rGO纳米复合材料并对其结构成分进行了表征。通过对材料性能的研究,发现CeO2/rGO表现出明显的类似过氧化物酶和超氧化物歧化酶的催化活性。根据复合材料的双酶活性,借助3,3’,5,5’-四甲基联苯胺与过氧化氢反应显蓝色,构建了比色传感器用于体外检测过氧化氢和超氧根。该方法对过氧化氢的最低检测浓度为2.5¨M,而对超氧根的最低检测浓度为1.1μM。第四章基于CeO2@BSA纳米簇构建碱性磷酸酶荧光传感器的研究在本章中,考察了以牛血清白蛋白(BSA)为模板合成的CeO2@BSA纳米团簇的形态、组成和光学性质。实验发现,铜离子能诱导CeO2@BSA聚集引起荧光淬灭,焦磷酸与铜离子的强结合能抑制CeO2@BSA聚集,从而引起荧光恢复,而碱性磷酸酶催化焦磷酸水解后,游离的铜离子再次导致CeO2@BSA荧光淬灭。根据这一原理建立了基于CeO2@BSA纳米簇荧光强度与碱性磷酸酶浓度之间的线性检测关系。该方法对碱性磷酸酶的线性检测范围为20-400 U/L,最低检测限为2.66 U/L。
【关键词】：金纳米颗粒 还原氧化石墨烯 表面增强拉曼散射 二氧化铈 光学传感器
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TP212
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第一章 绪论13-31
• 1 光学传感的发展需要新兴纳米材料13-14
• 2 石墨烯类材料14-17
• 2.1 石墨烯的光学性质14-15
• 2.2 石墨烯及其衍生物的光学应用15-17
• 3 金纳米粒子17-20
• 3.1 金纳米颗粒的性质18
• 3.2 金纳米颗粒的光学应用18-20
• 4 稀土铈的复合材料20-23
• 4.1 铈纳米材料的特殊性质21-22
• 4.2 铈纳米材料的光学应用22-23
• 5 本论文的研究意义23-25
• 5.1 基于AuNPs/rGO溶胶体系构建铅离子SERS传感器的研究23-24
• 5.2 基于CeO_2/rGO纳米复合材料的双酶性质构建过氧化氢和超氧根比色传感器的研究24
• 5.3 基于CeO_2@BSA纳米簇构建碱性磷酸酶荧光传感器的研究24-25
• 参考文献25-31
• 第二章 基于AuNPs/rGO溶胶体系构建铅离子SERS传感器的研究31-46
• 1 引言31-32
• 2 实验部分32-34
• 2.1 药品与试剂32-33
• 2.2 仪器33
• 2.3 AuNPs/rGO溶胶的制备33
• 2.4 铅离子的检测33-34
• 3 结果与讨论34-41
• 3.1 AuNPs/rGO溶胶的制备与表征34-36
• 3.2 作为SERS基底的AuNPs/rGO纳米结构的原位调控36-39
• 3.3 铅离子的检测39-41
• 3.4 实际样品检测41
• 4 结论41-43
• 参考文献43-46
• 第三章 基于CeO_2/rGO纳米复合材料的双酶性质构建过氧化氢和超氧根比色传感器的研究46-65
• 1 引言46-48
• 2 实验部分48-50
• 2.1 化学品与试剂48-49
• 2.2 仪器49
• 2.3 CeO_2/rGO纳米复合材料、CeO_2纳米颗粒和rGO合成49
• 2.4 过氧化物模拟酶活性研究及过氧化氢检测49-50
• 2.5 超氧根溶液的制备50
• 2.6 SOD模拟酶活性研究及超氧根检测50
• 3 结果与讨论50-60
• 3.1 CeO_2/rGO的表征50-53
• 3.2 过氧化物模拟酶活性研究和过氧化氢的检测53-57
• 3.3 超氧化物歧化酶活性研究和超氧根的检测57-60
• 4 结论60-61
• 参考文献61-65
• 第四章 基于CeO_2@BSA纳米簇构建碱性磷酸酶荧光传感器的研究65-83
• 1 引言65-67
• 2 实验部分67-69
• 2.1 化学品与试剂67
• 2.2 仪器67-68
• 2.3 CeO_2@BSA纳米簇的合成68
• 2.4 Cu~(2+)的淬灭效应和PPi的荧光恢复68
• 2.5 ALP的荧光检测68-69
• 2.6 血清样品检测69
• 3 结果与讨论69-77
• 3.1 CeO_2@BSA的制备与表征69-72
• 3.2 CeO_2@BSA/Cu~(2+)/PPi体系检测ALP的研究72-74
• 3.3 实验条件的优化74-75
• 3.4 ALP的线性检测及实际样品分析75-77
• 4 结论77-79
• 参考文献79-83
• 附录：硕士就读期间的科研成果83-84
• 致谢84

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  本文关键词：基于石墨烯纳米材料和铈簇的光学传感器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

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