基于光子晶体的金属离子传感薄膜的制备及其应用研究

发布时间：2023-01-04 10:26

　　日常生活中的金属离子无处不在,通常会通过皮肤渗透或误食等途径进入生物体内,过量沉积将会引起各种疾病,甚至威胁生命。目前的各种传统检测方法如色谱法、光谱法及电化学方法等,由于需要专门的仪器设备或样品制备复杂等缺点在实际应用中受到一定的限制。近年来,光子晶体材料由于其特殊的光学特性,在化学及生物传感领域受到广泛的关注。光子晶体的光子禁带的可调控性及其慢光子效应增强荧光的特性为高效简便检测金属离子提供了很好的思路。本文首先通过把光子晶体的禁带可调控性与聚（丙烯酸-丙烯酰胺）水凝胶体积相转变相结合,利用水凝胶上化学修饰的功能分子与金属离子专一作用引起水凝胶体积变化,从而导致光子晶体微球间距发生变化,致使光子禁带移动,水凝胶薄膜颜色也相应变化的特性,制备了高选择性、高灵敏、可视化检测金属离子的光子晶体水凝胶薄膜。其次,利用光子晶体慢光子效应增强荧光的特性,结合反蛋白石光子晶体的三维大孔网络贯穿结构,通过填充与目标金属离子具有专一络合作用的有机小分子,制备得到了高灵敏度、高选择性、可逆、快速检测金属离子的光子晶体荧光薄膜,实现了对生活中金属离子的高效检测。具体内容如下:1.通过竖直沉积法及“三明治... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    引言
    1.1 金属离子的检测
    1.2 薄膜传感器检测金属离子
        1.2.1 基于金属纳米材料的传感薄膜
        1.2.2 聚合物基传感薄膜
        1.2.3 基于无机氧化物纳米粒子的传感薄膜
    1.3 光子晶体薄膜检测金属离子
        1.3.1 基于光子晶体固体薄膜的金属离子检测
            1.3.1.1 分光光度法
            1.3.1.2 荧光法
        1.3.2 基于光子晶体水凝胶薄膜的金属离子检测
            1.3.2.1 分光光度法
            1.3.2.2 荧光法
    1.4 本论文的研究目的及内容
第二章 可视化检测Fe~(3+)的光子晶体水凝胶传感薄膜
    引言
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验仪器及试剂
            2.1.1.1 实验仪器
            2.1.1.2 实验试剂
        2.1.2 聚苯乙烯光子晶体的制备
        2.1.3 多巴胺修饰的光子晶体水凝胶的制备
            2.1.3.1 前驱液的制备
            2.1.3.2 光子晶体水凝胶的制备
            2.1.3.3 多巴胺修饰的光子晶体水凝胶的制备
        2.1.4 金属离子储备液的制备
        2.1.5 响应性测试
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 材料表征
            2.2.1.1 形貌表征
            2.2.1.2 反射光谱表征
            2.2.1.3 接触角表征
        2.2.2 Fe~(3+)的检测
            2.2.2.1 多巴胺浓度对Hyl-PC_(200)膜体积溶胀的影响
            2.2.2.2 检测灵敏度
            2.2.2.3 时间响应
            2.2.2.4 选择性及抗干扰性
    2.3 本章小结
第三章 荧光检测Fe~(3+)的RhM_(716)-SiO_2 IOPC光子晶体传感薄膜
    引言
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验仪器及试剂
            3.1.1.1 实验仪器
            3.1.1.2 实验试剂
        3.1.2 RhM_(716)的合成及表征
        3.1.3 SiO_2反蛋白石光子晶体薄膜的制备
        3.1.4 RhM_(716)-SiO_2 IOPC的制备
        3.1.5 Tris-HCl缓冲液及金属离子溶液的制备
        3.1.6 响应性测试
        3.1.7 实际样品处理
            3.1.7.1 YH水处理
            3.1.7.2 含铁食物处理
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 材料表征
            3.2.1.1 形貌表征
            3.2.1.2 反射光谱表征
            3.2.1.3 接触角表征
        3.2.2 Fe~(3+)的响应和机理
        3.2.3 条件优化
            3.2.3.1 pH选择
            3.2.3.2 光子晶体的选择
            3.2.3.3 RhM_(716)填充量的优化
        3.2.4 Fe~(3+)的检测
            3.2.4.1 选择性及抗干扰性
            3.2.4.2 灵敏度
            3.2.4.3 响应时间
            3.2.4.4 可逆性
        3.2.5 实际应用
            3.2.5.1 加标回收法测YH水中的Fe~(3+)
            3.2.5.2 检测菠菜和红枣中Fe~(3+)的含量
    3.3 本章小结
第四章 荧光检测Hg~(2+)的RhM_(752)-SiO_2 IOPC光子晶体传感薄膜
    引言
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验仪器及试剂
            4.1.1.1 实验仪器
            4.1.1.2 实验试剂
        4.1.2 RhM_(752)的合成
        4.1.3 SiO_2 IOPC的制备
        4.1.4 RhM_(752)-SiO_2 IOPC传感薄膜的制备
        4.1.5 Tris-HCl缓冲液及金属离子溶液的制备
        4.1.6 响应性测试
        4.1.7 实际样品处理
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 材料表征
            4.2.1.1 表面形貌
            4.2.1.2 反射光谱表征
        4.2.2 检测机理
        4.2.3 条件优化
            4.2.3.1 pH选择
            4.2.3.2 光子晶体的选择
            4.2.3.3 填充量的选择
        4.2.4 Hg~(2+)的检测
            4.2.4.1 选择性及抗干扰性
            4.2.4.2 灵敏度
            4.2.4.3 时间响应性
            4.2.4.4 可逆性
        4.2.5 实际应用
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的学术成果
    已发表论文
    攻读学位期间的获奖情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]邻二氮菲法测定食品中铁元素含量研究[J]. 张彬,张媛媛,郑艳美.  石家庄学院学报. 2016(06)
[2]分光光度法测定菠菜中铁的含量[J]. 周晓霞,冯雪,赵亚利.  河北化工. 2011(08)
[3]化妆品中汞含量及化妆品致汞中毒概况[J]. 杨萍,王瑾.  职业与健康. 2010(17)

硕士论文
[1]罗丹明基荧光/比色探针的合成及对水体中Fe3+的检测[D]. 白童鹿.延安大学 2019



本文编号：3727606