固体基底上金纳米粒子的制备及铜(II)离子的传感

摘要

当铜离子浓度小于1μM时，它在许多生命过程中是必不可少的。铜参与血红蛋白的合成以及身体的新陈代谢，所以它在人类健康中起着重要的作用。当其在生物体的浓度太高，就会抑制一些必需的酶，使生物氧化/还原过程异常。它会给肝和胆造成严重的不利影响。因此，开发一种高灵敏度、高选择性、有效的方法用于铜的环境分析，食品检测和生物体内的医学分析是非常重要的。贵金属纳米粒子在结构上有和宏观物质不同的独特性质，外层电子非常活跃，所以其具有奇特的光学现象，表现为较强的局域表面等离子共振（LSPR）效应。目前基于纳米技术检测铜离子的方法受到各国学者的广泛关注和大量研究。
　　本论文首先用基于金纳米粒子的等离子传感器对铜离子进行灵敏地和选择性地检测。用聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）做联接剂将金纳米粒子自组装到透明氧化铟锡（ITO）膜涂敷的玻璃基板上，然后在400℃下煅烧以获得在ITO表面的纯净的金纳米（ITO/Au NPs）。将L-半胱氨酸（Cys）修饰到金纳米表面形成功能化的传感器探针(ITO/Au NPs/Cys)。铜离子与半胱氨酸的强鳌合作用可以形成稳定的半胱氨酸-铜复合物，从而导致金纳米粒子的局域型表面等离子体共振（LSPR）峰的红移。引入牛血清白蛋白（BSA），使之作为第二络合剂，可形成半胱氨酸-铜-BSA的复合物，从而进一步显著地增大了LSPR峰的红移数。此传感器提供了高灵敏度和高选择性检测铜离子的方法。结果显示，LSPR峰位的红移与铜离子浓度在10-11-10-5M之间成线性相关，超过6个数量级的线性检测范围。简单和低成本的这个传感器已经成功应用于实际样品中铜离子的测定。
　　然后我们又选用另一种粘结剂 PVA，将聚乙烯醇（PVA）与金纳米的混合溶液滴涂于透明氧化铟锡（ITO）膜涂敷的玻璃基板的导电面和非导电面，然后在600℃下高温灼烧以获得在ITO表面的纯净的金纳米（ITO/Au NPs），考察了滴涂量、温度、时间对制得的ITO/Au NPs的影响，采用紫外-可见光度法、透射电镜等对其结构进行表征。最后用制得的金纳米粒子经半胱氨酸修饰后测定铜离子浓度。

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第一章 绪论

1.1 贵金属纳米粒子的概述

1.2 金纳米粒子的制备方法

1.2.1 化学法制备金纳米粒子

1.2.2 物理法制备金纳米粒子

1.3金属纳米粒子固定在基底表面

1.4重金属铜离子检测技术研究及其发展

1.4.1原子吸收光谱法

1.4.2电感耦合等离子体原子发射光谱

1.4.3紫外-可见分光光度法

1.4.4荧光光谱法

1.4.5电化学分析法

1.4.6基于纳米粒子LSPR传感器的测铜方法

1.5本论文的选题意义

参考文献

第二章 基于组装到ITO表面的金纳米粒子的铜传感器

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂

2.2.2 仪器

2.2.3 实验过程

2.3 结果与讨论

2.3.1 ITO/Au NPs的制备与表征

2.3.2 检测铜离子的机理

2.3.3优化实验

2.3.4 铜离子的检测

2.3.5 实际样品的检测

2.4 结论

参考文献

第三章 PVA滴涂法制备ITO/Au NPs

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂

3.2.2 仪器

3.2.3 实验过程

3.3 结果与讨论

3.3.1金纳米粒子的制备与表征

3.3.2用PDDA组装制备ITO/Au NPs及其表征

3.3.3用PVA滴涂制备ITO/Au NPs及其表征

3.3.4不同滴涂量制得的ITO/Au NPs对介质折射率的响应

3.3.5铜离子的检测

3.4 结论

参考文献

发表的论文情况

致谢