碳点的合成与分离以及MOFs与酶相互作用的研究

发布时间：2017-10-09 15:10

  本文关键词：碳点的合成与分离以及MOFs与酶相互作用的研究

  更多相关文章： 碳点 尺寸分离 柱层析 金属有机骨架 固定化酶 辣根过氧化物酶

【摘要】：碳点(CDs)作为碳纳米材料家族中的成员,由于具有激发波长依赖性和上转换发光性等优势,已成为一种新的类似量子点的荧光纳米材料。碳点的这种发光特性可能与它的尺寸分布有关,因此我们试图将碳点中不同尺寸的组分分离,并探究发光特性与尺寸大小的关系。金属有机骨架(MOFs)在材料科学领域中已经引起人们广泛关注,它的热和机械稳定性以及较大的孔隙容积使其在选择性催化、传感器和高效气体储存等先进的应用方面具有潜在的价值。大的孔隙结构和较高的比表面积使其有望成为固定蛋白质的理想载体。本文首先采用水热法合成几种不同的CDs,并对其进行表征;通过葡聚糖凝胶层析柱对低量子产率的碳点进行尺寸分离;然后对MOFs材料与目标物质辣根过氧化物酶(HRP)相互作用进行了研究,主要包括以下两部分的内容:1、CDs的制备与分离用柠檬酸钠与醋酸铵作为反应物,水热法合成碳点,并优化了最佳的醋酸铵量、时间以及温度等实验条件。再以有机物柠檬酸钠和乙二胺作为反应原料,采用水热合成的方法制备了量子产率为4.7%的CDs,对其进行FT-IR、UV-Vis和荧光等光谱表征,研究它的发光性能,结果发现该CDs具有明显的波长调制性和上转换发光特性,进一步通过不同规格(Sephadex G-50和Sephadex G-10)的葡聚糖凝胶层析柱对CDs不同尺寸的组分进行分离,Sephadex G-10的实验结果发现分离前后的不同组分的激发波长、发射波长和量子产率具有明显改变,说明柱层析技术能基本实现碳点中不同尺寸组分的分离,并且证明碳点的发光性质与其尺寸有关。2、MOFs与HRP相互作用的研究以多孔材料MOFs为固定化载体,HRP为目标酶,采用紫外-可见分光光度计检测特定波长下目标物质的吸光度值。首先研究了MOFs对HRP的吸附作用,实验结果表明HRP能很好地吸附在MOFs上,固定化效率较高(77.76%);采用氮气吸附/脱附和FT-IR手段对固载HRP前后的MOFs进行表征,进一步证实了HRP不仅能吸附于MOFs表面,并能进入到MOFs的孔道内;通过吸附等温曲线探讨材料与酶的作用机理,结果显示HRP在MOFs材料上的吸附更符合Langmuir模型,属于单分子层的物理吸附;最后以邻苯二胺OPD为显色底物对固定化HRP催化H2O2的活性进行评价,发现固定化后的酶与底物的亲和作用比游离酶的亲和作用更强,活性更高,并可以重复多次使用,所以多孔MOFs材料可以作为酶固定化的良好载体。
【关键词】：碳点 尺寸分离 柱层析 金属有机骨架 固定化酶 辣根过氧化物酶
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ422
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-26
• 1.1 纳米碳点的简介9-14
• 1.1.1 碳点的制备方法9-11
• 1.1.2 碳点的性质11-12
• 1.1.3 碳点的应用12-14
• 1.2 尺寸的分离14-20
• 1.2.1 纳米颗粒的分离方法14-17
• 1.2.2 碳点的尺寸分离17-20
• 1.3 金属有机骨架材料简介20-24
• 1.3.1 MOFs材料的定义和结构特点20-21
• 1.3.2 MOFs材料的应用21-24
• 1.4 本论文的选题思路与主要研究内容24-26
• 2 碳点的制备与尺寸分离26-41
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-29
• 2.2.1 材料与试剂27
• 2.2.2 实验仪器27-28
• 2.2.3 碳点的合成及表征28-29
• 2.2.4 碳点的柱层析尺寸分离29
• 2.3 结果与讨论29-40
• 2.3.1 水热法制备CDs反应条件的优化29-33
• 2.3.2 碳点的表征33-35
• 2.3.3 不同量子产率碳点的光谱特性35-36
• 2.3.4 不同规格葡聚糖凝胶分离碳点36-40
• 2.4 小结40-41
• 3 辣根过氧化物酶HRP与MOFs材料的相互作用41-53
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验部分42-44
• 3.2.1 材料与试剂42-43
• 3.2.2 实验仪器43
• 3.2.3 实验方法43-44
• 3.3 结果与讨论44-52
• 3.3.1 MOFs对HRP的吸附行为44-45
• 3.3.2 MOFs与HRP/MOFs的表征45-47
• 3.3.3 吸附性能的评价47-50
• 3.3.4 固定化酶的催化活性50-52
• 3.4 小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60

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本文编号：1000873