蒙脱土负载纳米复合材料的制备及在检测H2O2中的应用

摘要

过氧化氢不仅是许多生化反应的中间或最终产物，而且广泛应用在制药、生物和环境分析等领域。通过对过氧化氢定量检测可以间接测定许多目标样品的浓度，因此，高效快速检测过氧化氢具有重要意义。目前已发展了多种检测过氧化氢的方法，其中分光光度法最为便捷，同时，过氧化物模拟酶可以有效提高该方法的灵敏度和选择性。随着纳米材料的发展，金属氧化物、硫化物、硒化物以及贵金属单质等无机纳米材料相继被发现具有过氧化物模拟酶活性，可应用于检测过氧化氢。然而，单纯纳米材料由于具有较高的比表面能而容易在水中聚集或沉淀进而导致催化性能的降低，因此在分析应用方面受到了一定限制。为了克服单纯纳米材料的缺陷，我们选择具有较大的表面积和很强吸引性能的蒙脱土（ MMT）作为载体，通过一步法分别制备了蒙脱土-硫化锌（MMT-ZnS）和蒙脱土-氢氧化铜(MMT-Cu(OH)2)两种纳米复合材料，发现这两种材料为新型且有效的过氧化物模拟酶，并可用于检测过氧化氢。
　　本论文的主要工作：
　　1、一步法制备蒙脱土负载的硫化锌纳米复合材料及其过氧化物模拟酶性质研究
　　在温和的条件下，采用简单的一步法合成MMT-ZnS纳米复合材料，并通过X-射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线能量色散谱（EDX）等手段对复合材料进行表征。实验证明该材料具有过氧化物模拟酶的性质，并对过氧化氢（H2O2）及3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）显示出很好的亲和力。根据这些实验结果，我们构建一种简单、灵敏的生物比色传感器来检测H2O2，线性范围为70-600μM，检测限为10.48μM。
　　2、一步水热法制备蒙脱土负载的氢氧化铜纳米复合材料及其过氧化物模拟酶性质研究
　　通过一步水热法合成MMT-Cu(OH)2纳米复合材料，并利用扫描电镜和X-射线衍射对所得纳米材料的微观结构进行表征，并进一步借助紫外-可见光谱研究这种复合材料的过氧化物模拟酶性质。此外，通过以对苯二甲酸为荧光探针证明该催化反应过程的机理为羟基自由基机理。最后利用MMT-Cu(OH)2的过氧化物模拟酶活性，检测H2O2的线性范围为15-80μM，检测限为2.27μM，并成功检测隐形眼镜护理液中的过氧化氢。

目录

声明

1 绪论

1.1 过氧化氢检测方法

1.1.1荧光光度法

1.1.2电化学分析法

1.1.3 分光光度法

1.2 生物传感器概述

1.2.1 生物传感器的原理

1.2.2 生物传感器的分类

1.2.3 纳米技术在生物传感领域的应用

1.3过氧化物模拟酶概述

1.3.1传统过氧化物酶模拟酶

1.3.2 纳米过氧化物模拟酶

1.4 选题意义及研究内容

2 MMT-ZnS纳米复合材料过氧化物模拟酶的催化性能及应用研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂和仪器

2.2.2 MMT-ZnS纳米复合材料的制备

2.2.3材料表征方法

2.2.4 实验方法及原理

2.3 结果与讨论

2.3.1 MMT-ZnS 纳米复合材料的表征

2.3.2 MMT-ZnS纳米复合材料的过氧化物模拟酶活性

2.3.3 最佳反应条件

2.3.4 MMT-ZnS纳米复合材料的催化机理

2.3.5 MMT-ZnS纳米复合材料模拟酶活性的动力学分析

2.3.6 过氧化氢的测定

2.3.7 MMT-ZnS纳米复合材料的稳定性测定

2.4 本章小结

3 MMT-Cu(OH) 2纳米复合材料过氧化物模拟酶的催化性能及应用研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂和仪器

3.2.2 MMT-Cu(OH) 2纳米复合材料的制备

3.2.3 材料表征方法

3.2.4 实验方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 MMT-Cu(OH) 2纳米复合材料的表征

3.3.2 MMT-Cu(OH) 2纳米复合材料的模拟酶活性

3.3.3 MMT-Cu(OH) 2纳米复合材料模拟酶活性的动力学分析

3.3.4 MMT-Cu(OH) 2纳米复合材料的催化反应机理

3.3.5 比色检测过氧化氢

3.3.6 稳定性

3.3.7 隐形眼镜护理液的检测

3.4 本章小结

参考文献

硕士期间研究成果

致谢

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