二氧化钛纳米管的制备、功能化及其在电致变色和蛋白质萃取中的应用研究

摘要

近些年二氧化钛纳米管由于具有优异的光催化性能、大比表面积、良好的化学稳定性性、以及优良的生物相容性，其在污染物降解、太阳能电池、水裂解、电致变色、和生物材料等领域的应用受到人们的广泛关注。本文采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管，对其进行掺杂、腐蚀和退火等处理，使其在电致变色和蛋白质分子萃取方面的应用得到了实现和优化。本论文主要内容如下：
　　第一章:简要叙述纳米材料的定义、特性和几种制备方法，同时简述了纳米材料在电致变色和生物分子萃取中的应用。
　　第二章:Ag3PO4/TiO2纳米管状复合材料的制备、表征及其在电致变色中应用:利用阳极氧化的方法制备TiO2纳米管，采用连续化学浴沉积法将Ag3PO4纳米粒子掺杂在TiO2纳米管上。通过SEM、EDS、XRD、FT-IR等手段对制备的复合材料进行表征。通过电化学技术探索了电致变色的机理。本实验中，Ag3PO4组装层数15层，并且未退火样品电致变色效果最好。
　　第三章:制备TiO2纳米通管，实现了血红蛋白的萃取:将阳极氧化法制备TiO2纳米管置于双氧水中，使氧化膜从钛基底上的脱落。再将脱落的样品底端用氟化氢气体进行腐蚀一定时间得到TiO2纳米通管。将得到的通管在N2氛围中退火(450℃，2 h)，最后用上述样品对低浓度血红蛋白的进行萃取。当磷酸盐缓冲溶液(PBS)的pH值为6.4时，用3 mg的碳化后的TiO2纳米通管对180mg/L的血红蛋白(Hb)溶液进行固相萃取，180 min时萃取效率可以达到85％。采用pH值8.8的Tris-HCl溶液对上述负载了Hb的样品进行洗脱，洗脱效率可以达到75％以上。对洗脱后的血红蛋白进行圆二色谱(CD)分析，结果表明绝大部分蛋白质都保持了很好的生物活性。可见碳化后的TiO2纳米通管具有良好的生物相容性，固相萃取和洗脱过程对血红蛋白的构象和活性不产生影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 纳米材料

1．1．1 纳米材料的定义

1．1．2 纳米材料的特性

1．1．3 纳米材料的制备

1．2 纳米材料在电致变色中的应用

1．2．1 电致变色的定义

1．2．2 纳米材料在电致变色中的应用

1．3 纳米材料在蛋白质分离中的应用

1．3．1 生物分子的提纯方法

1．3．2 蛋白质的定量分析

1．4 本论文选题意义及研究内容

第2章 Ag3PO4／TiO2纳米复合材料的制备及电致变色的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 TiO2纳米管的制备方法

2．2．3 Ag3PO4／TiO2纳米复合材料的制备方法

2．2．4 测试方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 SEM、EDS表征

2．3．2 紫外表征

2．3．3 XRD表征

2．3．4 不同扫速的循环伏安曲线

2．3．5 TiO2与TiO2／Ag3PO4的循环伏安曲线

2．3．6 TiO2与TiO2／Ag3PO4的反射光强阶梯曲线

2．3．7 Ag3PO4组装层数对电致变色的影响

2．3．8 Ag3PO4组装退火对电致变色的影晌

2．4 本章小结

第3章 二氧化钛纳米通道的制备及其对于血红蛋白的萃取

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 二氧化钛纳米脱膜的制备

3．2．3 二氧化钛纳米通道的制备

3．2．4 二氧化钛纳米通道的对血红蛋白的萃取

3．3 结果与讨论

3．3．1 二氧化钛纳米通道通透性的测试

3．3．2 二氧化钛纳米管道的SEM表征

3．3．3 FT-IR光谱表征

3．3．4 血红蛋白吸附条件的优化

3．3．5 血红蛋白洗脱条件的优化

3．3．6 血红蛋白圆二色(CD)光谱分析

3．3．7 血红蛋白活性测定

3．3．8 碳化的二氧化钛纳米管道对血红蛋白萃取的重复实验

3．4 本章小结

第4章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况