功能化金纳米粒子对含铀（Ⅵ）废水的比色检测研究

发布时间：2017-04-14 07:08

  本文关键词：功能化金纳米粒子对含铀（Ⅵ）废水的比色检测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铀具有高放射性和生物毒性,近年来,由于核工业应用的快速发展,造成了严重的放射性污染,对生态环境和人体有着极大的威胁。本论文对纳米金粒子分别进行了磷酸化、吡啶化和嘧啶化金纳米粒子(ALD-AuNPs、2-AP-AuNPs、2-APM-AuNPs)传感器,并且研发了一种便携式测铀装置。功能化金纳米粒子通过UV-Vis、Zeta电位仪和TEM等手段进行检测及表征。(1)采用阿仑膦酸进行功能化修饰,成功地制备了阿仑膦酸功能化金纳米粒子(ALD-AuNPs)。基于磷酸根对UO_2~(2+)的螯合作用,ALD-AuNPs可与UO_2~(2+)形成金属螯合物,诱导ALD-AuNPs发生聚集,且溶液颜色从酒红色转变成蓝色,该变化能通过肉眼直接观察识别。在最优的p H和显色时间等条件下,其它金属离子(Cu2+、Co2+、Hg2+等16种金属离子)对该比色体系无干扰。当UO_2~(2+)浓度在0.92-2.20μmol/L范围内,该浓度与吸光度比值(A680/A518)具有良好的线性关系,线性方程为Y=1.009X-0.8755(R2=0.991),最低检测限可达到2.36×10-8mol/L。(2)以2-氨基吡啶功能化的金纳米粒子(2-AP-AuNPs)为探针对UO_2~(2+)进行比色检测。2-AP-AuNPs的吡啶基团可与UO_2~(2+)形成金属螯合物,诱导2-AP-AuNPs发生聚集,且溶液颜色从酒红色转变成蓝色,该变化能通过肉眼直接观察识别。在最佳的条件下,其它金属离子(Cu2+、Co2+、Mn2+)等15种金属离子)对该比色体系无干扰。当UO_2~(2+)浓度在6.69-48.44μmol/L范围内,该浓度与吸光度比值(A610/A531)具有良好的线性关系,线性方程为Y=0.0143X+0.1827(R2=0.995),最低检测限为1.34×10-7 mol/L。(3)以2-氨基嘧啶功能化修饰金纳米粒子(2-APM-AuNPs),建立了一种简捷并能用于现场实时检测UO_2~(2+)的比色检测的方法。在最佳条件下,其它金属离子(Cu2+、Co2+、Pb2+等16种金属离子)对该比色体系无干扰。2-APM-AuNPs对UO_2~(2+)显示出了极高的选择性。在最优实验条件下,检测UO_2~(2+)时,浓度在0.56-12.03μmol/L范围内,该浓度与吸光度比值(A630/A528)具有良好的线性关系(R2=0.993),线性方程为Y=0.0639X+0.0123,最低检测限为3.02×10-8 mol/L。(4)自行研制了基于功能化金纳米粒子便携式现场检测铀的装置。这种新装置构造简单,体积小,约为368 cm3,成本低廉,整个装置采用蓄电池供电不需外接电源,从而保证在野外无电的情况下正常工作。
【关键词】：金纳米粒子 比色检测 铀酰离子
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O657.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 前言11-23
• 1.1 铀11-12
• 1.1.1 铀的发展与危害11
• 1.1.2 铀检测方法的发展11-12
• 1.1.2.1 容量法11
• 1.1.2.2 电化学分析法11-12
• 1.1.2.3 光谱法12
• 1.1.2.4 放射性物理分析法12
• 1.2 金纳米粒子12-18
• 1.2.1 金纳米粒子的特性12-13
• 1.2.2 金纳米粒子的合成13-14
• 1.2.3 DLVO理论14
• 1.2.4 聚集的影响因素14-17
• 1.2.4.1 物理因素14-15
• 1.2.4.2 化学因素15-17
• 1.2.5 修饰方法与传感器17-18
• 1.2.5.1 荧光传感器17
• 1.2.5.2 电化学传感器17
• 1.2.5.3 表面增强拉曼散射传感器17-18
• 1.2.5.4 表面等离子体共振传感器18
• 1.3 纳米比色传感技术18-21
• 1.3.1 局部表面等离子体共振效应18-19
• 1.3.2 比色传感器种类19
• 1.3.3 比色传感器的应用19-21
• 1.3.3.1 对金属离子的检测应用19-20
• 1.3.3.2 对阴离子的检测应用20
• 1.3.3.3 对有机小分子的检测应用20-21
• 1.3.3.4 对DNA与蛋白质的检测应用21
• 1.4 论文研究意义与目的21-22
• 1.5 论文研究内容22-23
• 第二章 阿仑膦酸功能化金纳米粒子对含铀(Ⅵ)废水的比色检测研究23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 实验部分23-25
• 2.2.1 实验仪器23-24
• 2.2.2 实验药品及配制24-25
• 2.2.3 膦酸化金纳米粒子的制备25
• 2.2.4 膦酸化金纳米粒子溶液比色检测UO_2~(2+)的实验方法25
• 2.3 实验结果与讨论25-33
• 2.3.1 方法可行性讨论25-28
• 2.3.2 pH对ALD-AuNPs比色检测铀的影响28-29
• 2.3.3 响应时间对ALD-AuNPs比色检测UO_2~(2+)的探讨29
• 2.3.4 ALD-AuNPs对UO_2~(2+)的线性检测29-31
• 2.3.5 ALD-AuNPs对UO_2~(2+)检测的离子选择性研究31-32
• 2.3.6 耐受性32-33
• 2.4 分析应用33
• 2.5 小结33-35
• 第三章 2-氨基吡啶功能化金纳米粒子对含铀(Ⅵ)废水的比色检测研究35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-37
• 3.2.1 实验仪器35-36
• 3.2.2 实验试剂及配制36
• 3.2.3 2-氨基吡啶修饰的金纳米粒子（2-AP-AuNPs）的制备36
• 3.2.4 2-AP-AuNPs比色检测UO_2~(2+)的实验方法36-37
• 3.3 实验结果与讨论37-45
• 3.3.1 方法可行性讨论37-40
• 3.3.2 pH对 2-AP-AuNPs比色检测铀的影响40
• 3.3.3 响应时间对 2-AP-AuNPs比色检测UO_2~(2+)的探讨40-41
• 3.3.4 2-AP-AuNPs对UO_2~(2+)的线性检测41-43
• 3.3.5 2-AP-AuNPs对UO_2~(2+)检测的离子选择性43-45
• 3.3.6 耐受性45
• 3.4 分析应用45-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 2-氨基嘧啶功能化金纳米粒子对含铀(Ⅵ)废水的比色检测研究47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 实验部分47-49
• 4.2.1 实验仪器47-48
• 4.2.2 实验试剂及配制48
• 4.2.3 2-氨基嘧啶修饰的金纳米粒子（2-APM-AuNPs）的制备48
• 4.2.4 2-APM-AuNPs溶液比色检测UO_2~(2+)的实验方法48-49
• 4.3 实验结果与讨论49-57
• 4.3.1 方法可行性讨论49-52
• 4.3.2 pH对 2-APM-AuNPs比色检测UO_2~(2+)的影响52
• 4.3.3 响应时间对 2-APM-AuNPs比色检测UO_2~(2+)的探讨52-53
• 4.3.4 2-APM-AuNPs对UO_2~(2+)的线性检测53-55
• 4.3.5 2-APM-AuNPs对UO_2~(2+)检测的离子选择 性55-56
• 4.3.6 耐受性56-57
• 4.4 分析应用57-58
• 4.5 小结58-59
• 第五章 基于金纳米粒子便携式现场检测铀装置的开发及应用59-67
• 5.1 引言59
• 5.2 金纳米粒子便携式现场检测铀装置的开发59-61
• 5.2.1 结构59-60
• 5.2.2 光源的选择60-61
• 5.2.3 仪器优点61
• 5.3 实验部分61-65
• 5.3.1 实验内容61
• 5.3.2 实验结果与讨论61-65
• 5.4 分析应用65-66
• 5.5 小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-81
• 附录：硕士期间论文发表情况81

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