鈷鐵氧體納米粒子模擬酶的活性調(diào)控及其催化魯米諾化學(xué)發(fā)光應(yīng)用研究.pdf

1、自從人們發(fā)現(xiàn)Fe3O4NPs具備過氧化物模擬酶的性質(zhì)以來,納米粒子模擬酶的各種優(yōu)點就引起了人們廣泛的關(guān)注,各種各樣的納米粒子被用來作為模擬酶。然而納米粒子自身強的表面能經(jīng)常會導(dǎo)致自發(fā)聚集從而使其催化活性下降,應(yīng)用受限。因此,通過對納米粒子的修飾從而提高其穩(wěn)定性和催化活性成為了我們研究的重點。本課題主要利用聚合物殼聚糖、表面活性劑、介孔材料等對鈷鐵氧體納米粒子(CoFe2O4NPs)進行修飾,探究了修飾后納米粒子的模擬酶活性,并結(jié)合流動注

2、射化學(xué)發(fā)光技術(shù),將制備的納米粒子成功用于催化魯米諾化學(xué)發(fā)光體系。主要包括以下內(nèi)容:
　　 1、通過一種簡單的方法用聚合物殼聚糖對CoFe2O4NPs進行功能化,使其能穩(wěn)定分散在水溶液中。通過掃描電子顯微鏡(SEM),熱重(TG),X-射線衍射(XRD)和傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)對功能化的CoFe2O4NPs(標記為CF-CoFe2O4NPs)表征發(fā)現(xiàn):CoFe2O4NPs成功的均勻分布在殼聚糖表面而沒有發(fā)生任何團聚現(xiàn)象。

3、CF-CoFe2O4NPs能極大地增加過氧化氫氧化魯米諾產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光。順磁共振(ESR)自旋捕獲實驗結(jié)果證明CF-CoFe2O4NPs能催化分解過氧化氫生成·OH自由基?；诖?結(jié)合流動注射技術(shù),建立了一個高度靈敏快速的測定過氧化氫和葡萄糖的化學(xué)發(fā)光方法。在最優(yōu)的條件下,對過氧化氫和葡萄糖的檢測線性范圍分別為1×10-9-4×10-6mol/L和5×10-8-1×10-5mol/L,檢測限分別低至500pM和10nM。此方法被成功用于

4、測定環(huán)境水樣中的過氧化氫和血樣中的葡萄糖,測定結(jié)果令人滿意。
　　 2、利用表面活性劑吐溫20(Tween20)對CoFe2O4NPs進行功能化以提高其穩(wěn)定性和分散性,并將合成的Tween20/CoFe2O4NPs用于催化luminol-H2O2化學(xué)發(fā)光體系。實驗發(fā)現(xiàn),相對于沒有被修飾的CoFe2O4NPs來說,修飾過的Tween20/CoFe2O4NPs的催化性能有顯著的提高。基于此,結(jié)合流動注射技術(shù),探究了各種實驗條件的影響

5、,建立了一個測定過氧化氫的高度靈敏快速的化學(xué)發(fā)光方法。在最優(yōu)的條件下,過氧化氫的檢測線性范圍為1×10-9-6×10-6mol/L,檢測限為5×10-10mol/L,對濃度為1×10-6mol/L的H2O2平行測定11次得到的RSD為1.15%,并將該方法成功用于實際水樣的測定,測定結(jié)果令人滿意。
　　 3、通過簡單的吸附途徑成功合成了三種介孔材料(SBA-15、SiO2、Al2O3)負載的CoFe2O4NPs復(fù)合物:SBA-1

6、5/CoFe2O4NPs、SiO2/CoFe2O4NPs和Al2O3/CoFe2O4NPs,并對它們進行了表征。研究發(fā)現(xiàn)這些復(fù)合物不僅具有良好的過氧化物模擬酶活性,同時具有氧化物模擬酶的活性,并能夠在沒有過氧化氫的情況下催化魯米諾化學(xué)發(fā)光。載體性質(zhì)和催化劑pH對其催化活性呈現(xiàn)決定性的影響,反復(fù)調(diào)節(jié)pH化學(xué)發(fā)光顯示出良好的可逆性。實驗也發(fā)現(xiàn),納米復(fù)合物的催化活性隨其表面電位從負到正呈現(xiàn)急劇上升的趨勢,使其和反應(yīng)基質(zhì)魯米諾因為靜電作用而表現(xiàn)

7、出良好的親和性。實驗同時探討了溶解氧的影響,認為納米復(fù)合物在酸性條件下可能生成類似過氧化氫的過氧化物中間體。基于合成納米復(fù)合物的以上性質(zhì),本文成功構(gòu)建了一個化學(xué)發(fā)光pH傳感器。
　　 4、將制備得到的SBA-15/CoFe2O4NPs、SiO2/CoFe2O4NPs、Al2O3/CoFe2O4NPs分別用于催化luminol-H2O2化學(xué)發(fā)光體系。實驗發(fā)現(xiàn),相對于沒有被修飾的CoFe2O4NPs來說,介孔材料修飾過的CoFe2O