基于量子点和石墨烯的化学生物传感新方法及环境应用研究
发布时间：2021-03-24 04:43
实现水体中污染物的实时、快速、高灵敏和特异性检测,对于监控水污染控制措施的实施、保障水安全等具有重要意义。传统的分析检测技术,如仪器分析等,大多存在仪器昂贵、耗时、操作复杂、专业性较强等问题,已经难以满足实际需求。纳米材料与技术独特的优势和性能为实现水中污染物的检测提供了新的契机,其中量子点材料和石墨烯材料由于具有优异的光学、电学和结构性质,已经被广泛用于构建各种功能性纳米传感器件,但是受传感机制自身缺陷的影响,这些传感检测方法仍然存在灵敏度低、选择性差等问题。本论文针对上述问题,探索了纳米传感检测新方法和新原理,设计了几种基于量子点和石墨烯的新型化学与生物传感器,用于快速、实时、高灵敏和高选择性检测环境中的重金属离子、有毒化合物及重要生物分子等,主要开展了以下几方面的研究：（1）采用光辐射法直接制备了高量子产率（60%）的水溶性CdTe量子点,在此基础上,发展了一种新型的层层自组装工艺实现了CdTe量子点在导电玻璃基底的有效固定。固定后的量子点对重金属铜离子表现出较好的选择性和灵敏性,对于低浓度范围的铜离子（0.02-1.0μM）,该自组装体系具有较好的可重复使用性能,使用四次后,其...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：250 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 功能性纳米材料的传感设计与应用进展
1.1 量子点
1.1.1 量子点光学性质
1.1.2 量子点表面化学
1.1.3 量子点生物共轭化学
1.1.4 量子点传感机制或形式
1.2 石墨烯
1.2.1 石墨烯及其性质
1.2.2 石墨烯传感策略
1.3 纳米人工模拟酶
1.4 选题依据、研究目的、意义和内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 研究目的和意义
1.4.3 研究内容
2 CdTe量子点的合成、固定及在铜离了检测中的可重复使用性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 水溶性CdTe量子点的制备
2.2.3 CdTe量子点的固定
2.2.4 CdTe量子点的表征
2.2.5 重金属铜离子的检测
2.3 结果与讨论
2.3.1 设计原理
2.3.2 CdTe量子点的形貌与光学性质
2.3.3 量子点组装体系的光学性质与稳定性
2.3.4 量子点组装体系的检测性能与机理
2.4 小结
3 基于CdTe纳米棒/有机钙黄绿素蓝的超灵敏铜离子荧光比色探针
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 水溶性CdTe纳米棒的制备
3.2.3 荧光探针的制备
3.2.4 CdTe纳米棒的表征
3.2.5 重金属铜离子的荧光比色检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 设计原理
3.3.2 CdTe纳米棒的形貌表征和组分分析
3.3.3 CdTe纳米棒和钙黄绿素蓝的光学性质
3.3.4 CdTe纳米棒/PEI复合材料的表征
3.3.5 荧光比色探针的检测性能与机理
3.4 小结
4 基于石墨烯/CdTe量子点的新型荧光免疫传感器的构建
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 石墨烯（氧化物）的制备及其磺基化
4.2.3 CdTe量子点的制备
4.2.4 石墨烯材料和量子点的功能化修饰
4.2.5 石墨烯材料的表征
4.2.6 纳米材料/生物分子偶联物的表征
4.2.7 甲胎蛋白（AFP）的测定
4.2.8 供体-受体间距离计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 实验原理
4.3.2 石墨烯材料的形貌与结构分析
4.3.3 功能化石墨烯和量了点的分析
4.3.4 均相荧光免疫传感器检测性能和机理
4.4 小结
5 基于石墨烯/DNA连接酶的单核苷酸多态性荧光传感器构建
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料与仪器
5.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
5.2.3 墨烯材料的表征
5.2.4 单核苷酸多态性检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 设计原理
5.3.2 石墨烯材料的形貌与结构分析
5.3.3 荧光传感器的检测性能
5.3.4 荧光传感器检测条件的优化
5.4 小结
6 基于DNA断裂的石墨烯/DNA作用力动态调节方式研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验材料与仪器
6.2.2 墨烯（氧化物）的制备
6.2.3 荧光检测单链ssDNA断裂
6.2.4 抗氧化剂对ssDNA断裂反应影响
6.2.5 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 设计原理
6.3.2 石墨烯材料的形貌分析
6.3.3 调节性能与机理
6.3.4 抗氧化剂对DNA断裂反应的影响
6.4 小结
7 基于石墨烯和脱氧核酶的铜离子荧光传感器的设计
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验材料与仪器
7.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
7.2.3 石墨烯材料的表征
7.2.4 脱氧核酶的制备
7.2.5 重金属铜离子的检测
7.2.6 无标记荧光传感器对铜离子的检测
7.2.7 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
7.3 结果与讨论
7.3.1 石墨烯材料的形貌与结构分析
7.3.2 设计原理
7.3.3 荧光传感器检测条件的优化
7.3.4 荧光传感器的检测性能
7.3.5 饮用水中铜离了的检测
7.3.6 石墨烯/脱氧核酶无标记铜离子荧光探针的设计
7.3.7 无标记荧光传感器的检测性能
7.4 小结
8 基于石墨烯和金纳米颗粒的高效类过氧化氢酶构建及其传感应用
8.1 引言
8.2 实验部分
8.2.1 实验材料与仪器
8.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
8.2.3 石墨烯/Au-NPs和Au-NPs的制备
8.2.4 石墨烯/Au-NPs和Au-NPs的表征
8.2.5 链DNA（dsDNA）的制备
8.2.6 石墨烯/Au-NPs催化活性的抑制
8.2.7 比色检测DNA分子、胰岛素分子和S1核酸酶活性
8.2.8 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
8.3 结果与讨论
8.3.1 设计原理
8.3.2 石墨烯/Au-NPs复合物的形貌和结构分析
8.3.3 石墨烯/Au-NPs复合物的催化性能与机理
8.3.4 石墨烯/Au-NPs复合物催化性能的调节
8.3.5 基于石墨烯/Au-NPs和适配子的新型比色传感器构建
8.4 小结
9 胶体石墨烯和双链DNA作用方式调节及其传感应用
9.1 引言
9.2 实验部分
9.2.1 实验材料与仪器
9.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
9.2.3 胶体石墨烯的表征
9.2.4 胶体石墨烯/DNA复合物的制备
9.2.5 荧光检测DNA断裂
9.2.6 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
9.3 结果与讨论
9.3.1 设计原理
9.3.2 胶体石墨烯的表征
9.3.3 “堆叠态”石墨烯的表征
9.3.4 胶体石墨烯/DNA复合物的表征
9.3.5 有毒化合物的筛选
9.4 小结
10 基于胶体石墨烯的均相荧光免疫传感器构建及藻毒素检测
10.1 引言
10.2 实验部分
10.2.1 实验材料与仪器
10.2.2 胶体石墨烯的制备
10.2.3 胶体石墨烯的表征
10.2.4 MC-LR-DNA探针的制备
10.2.5 藻毒素（MC-LR）的检测
10.3 结果与讨论
10.3.1 设计原理
10.3.2 胶体石墨烯的表征
10.3.3 MC-LR-DNA的表征
10.3.4 检测条件的优化
10.3.5 荧光免疫传感器的检测性能
10.3.6 水体中MC-LR的检测
10.4 小结
11 基于滚环扩增原理的新型适配子荧光传感器构建及土霉素检测
11.1 引言
11.2 实验部分
11.2.1 实验材料与仪器
11.2.2 环状DNA模板的制备和表征
11.2.3 石墨烯基分子信标的制备和表征
11.2.4 土霉素（OTC）的检测
11.3 结果与讨论
11.3.1 设计原理
11.3.2 适配子与引物序列优化
11.3.3 适配子传感器检测条件优化
11.3.4 适配子荧光传感器的检测性能
11.3.5 环境样品中OTC的检测
11.4 小结
结论与建议
创新点摘要
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
大连理工大学学位论文版权使用授权书
本文编号：3097080
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：250 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
引言
1 功能性纳米材料的传感设计与应用进展
1.1 量子点
1.1.1 量子点光学性质
1.1.2 量子点表面化学
1.1.3 量子点生物共轭化学
1.1.4 量子点传感机制或形式
1.2 石墨烯
1.2.1 石墨烯及其性质
1.2.2 石墨烯传感策略
1.3 纳米人工模拟酶
1.4 选题依据、研究目的、意义和内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 研究目的和意义
1.4.3 研究内容
2 CdTe量子点的合成、固定及在铜离了检测中的可重复使用性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 水溶性CdTe量子点的制备
2.2.3 CdTe量子点的固定
2.2.4 CdTe量子点的表征
2.2.5 重金属铜离子的检测
2.3 结果与讨论
2.3.1 设计原理
2.3.2 CdTe量子点的形貌与光学性质
2.3.3 量子点组装体系的光学性质与稳定性
2.3.4 量子点组装体系的检测性能与机理
2.4 小结
3 基于CdTe纳米棒/有机钙黄绿素蓝的超灵敏铜离子荧光比色探针
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 水溶性CdTe纳米棒的制备
3.2.3 荧光探针的制备
3.2.4 CdTe纳米棒的表征
3.2.5 重金属铜离子的荧光比色检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 设计原理
3.3.2 CdTe纳米棒的形貌表征和组分分析
3.3.3 CdTe纳米棒和钙黄绿素蓝的光学性质
3.3.4 CdTe纳米棒/PEI复合材料的表征
3.3.5 荧光比色探针的检测性能与机理
3.4 小结
4 基于石墨烯/CdTe量子点的新型荧光免疫传感器的构建
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 石墨烯（氧化物）的制备及其磺基化
4.2.3 CdTe量子点的制备
4.2.4 石墨烯材料和量子点的功能化修饰
4.2.5 石墨烯材料的表征
4.2.6 纳米材料/生物分子偶联物的表征
4.2.7 甲胎蛋白（AFP）的测定
4.2.8 供体-受体间距离计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 实验原理
4.3.2 石墨烯材料的形貌与结构分析
4.3.3 功能化石墨烯和量了点的分析
4.3.4 均相荧光免疫传感器检测性能和机理
4.4 小结
5 基于石墨烯/DNA连接酶的单核苷酸多态性荧光传感器构建
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料与仪器
5.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
5.2.3 墨烯材料的表征
5.2.4 单核苷酸多态性检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 设计原理
5.3.2 石墨烯材料的形貌与结构分析
5.3.3 荧光传感器的检测性能
5.3.4 荧光传感器检测条件的优化
5.4 小结
6 基于DNA断裂的石墨烯/DNA作用力动态调节方式研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验材料与仪器
6.2.2 墨烯（氧化物）的制备
6.2.3 荧光检测单链ssDNA断裂
6.2.4 抗氧化剂对ssDNA断裂反应影响
6.2.5 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 设计原理
6.3.2 石墨烯材料的形貌分析
6.3.3 调节性能与机理
6.3.4 抗氧化剂对DNA断裂反应的影响
6.4 小结
7 基于石墨烯和脱氧核酶的铜离子荧光传感器的设计
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验材料与仪器
7.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
7.2.3 石墨烯材料的表征
7.2.4 脱氧核酶的制备
7.2.5 重金属铜离子的检测
7.2.6 无标记荧光传感器对铜离子的检测
7.2.7 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
7.3 结果与讨论
7.3.1 石墨烯材料的形貌与结构分析
7.3.2 设计原理
7.3.3 荧光传感器检测条件的优化
7.3.4 荧光传感器的检测性能
7.3.5 饮用水中铜离了的检测
7.3.6 石墨烯/脱氧核酶无标记铜离子荧光探针的设计
7.3.7 无标记荧光传感器的检测性能
7.4 小结
8 基于石墨烯和金纳米颗粒的高效类过氧化氢酶构建及其传感应用
8.1 引言
8.2 实验部分
8.2.1 实验材料与仪器
8.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
8.2.3 石墨烯/Au-NPs和Au-NPs的制备
8.2.4 石墨烯/Au-NPs和Au-NPs的表征
8.2.5 链DNA（dsDNA）的制备
8.2.6 石墨烯/Au-NPs催化活性的抑制
8.2.7 比色检测DNA分子、胰岛素分子和S1核酸酶活性
8.2.8 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
8.3 结果与讨论
8.3.1 设计原理
8.3.2 石墨烯/Au-NPs复合物的形貌和结构分析
8.3.3 石墨烯/Au-NPs复合物的催化性能与机理
8.3.4 石墨烯/Au-NPs复合物催化性能的调节
8.3.5 基于石墨烯/Au-NPs和适配子的新型比色传感器构建
8.4 小结
9 胶体石墨烯和双链DNA作用方式调节及其传感应用
9.1 引言
9.2 实验部分
9.2.1 实验材料与仪器
9.2.2 石墨烯（氧化物）的制备
9.2.3 胶体石墨烯的表征
9.2.4 胶体石墨烯/DNA复合物的制备
9.2.5 荧光检测DNA断裂
9.2.6 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）分析
9.3 结果与讨论
9.3.1 设计原理
9.3.2 胶体石墨烯的表征
9.3.3 “堆叠态”石墨烯的表征
9.3.4 胶体石墨烯/DNA复合物的表征
9.3.5 有毒化合物的筛选
9.4 小结
10 基于胶体石墨烯的均相荧光免疫传感器构建及藻毒素检测
10.1 引言
10.2 实验部分
10.2.1 实验材料与仪器
10.2.2 胶体石墨烯的制备
10.2.3 胶体石墨烯的表征
10.2.4 MC-LR-DNA探针的制备
10.2.5 藻毒素（MC-LR）的检测
10.3 结果与讨论
10.3.1 设计原理
10.3.2 胶体石墨烯的表征
10.3.3 MC-LR-DNA的表征
10.3.4 检测条件的优化
10.3.5 荧光免疫传感器的检测性能
10.3.6 水体中MC-LR的检测
10.4 小结
11 基于滚环扩增原理的新型适配子荧光传感器构建及土霉素检测
11.1 引言
11.2 实验部分
11.2.1 实验材料与仪器
11.2.2 环状DNA模板的制备和表征
11.2.3 石墨烯基分子信标的制备和表征
11.2.4 土霉素（OTC）的检测
11.3 结果与讨论
11.3.1 设计原理
11.3.2 适配子与引物序列优化
11.3.3 适配子传感器检测条件优化
11.3.4 适配子荧光传感器的检测性能
11.3.5 环境样品中OTC的检测
11.4 小结
结论与建议
创新点摘要
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
大连理工大学学位论文版权使用授权书
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