卟啉酞菁功能化的无机纳米复合体的制备及作为过氧化物酶模拟酶的应用研究

摘要

伴随着磁性纳米粒子四氧化三铁被发现具有过氧化物酶模拟酶的特性以来，诸如CoFe2O4、 Fe2O3、FeS等磁性纳米粒子、金属纳米粒子、二氧化铈纳米粒子、纳米氧化铜、纳米氧化锰、纳米氧化锌等纳米微粒模拟酶的相关研究工作也相继展开，这些纳米材料模拟酶有效克服了自然酶本身的缺陷，使其应用范围更加广泛。
　　自从人们认识到卟啉及卟啉衍生物在生命历程的重要性之后，其结构，功能及性质引起了人们浓厚的研究兴趣。卟啉及其衍生物是大环有机分子，具有共轭电子结构。共轭分子体系被认为是构筑分子自组装功能纳米分子器件最有应用潜能的分子体系，而且卟啉及卟啉衍生物在化学、生命科学、和医学等不同领域的各个方面具有十分广泛的应用前景。本论文选取带有羧基的卟啉和酞菁分子作为功能分子，制备了卟啉、酞菁功能化的无机纳米复合材料，研究了该复合材料的过氧化物酶模拟酶性质，并将所得的纳米复合材料用于过氧化氢及葡萄糖的检测。本论文的研究工作主要集中在以下几个方面:
　　1.卟啉功能化的CeO2纳米棒的两步法制备、表征及应用首先，Ce(NO3)3溶液跟过氧化氢在250℃下水热法反应3h，冷却后，将反应所得的沉淀洗涤干燥收集。然后，称取一定量的卟啉，碱性条件下溶解，将卟啉溶液与上步中的纳米材料溶液混合、超声、过滤、洗涤、干燥。利用TEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-vis等技术手段对纳米材料的形貌、物相、尺寸及固体样品的元素价态及卟啉酞菁与无机纳米材料的结合方式等进行表征。利用荧光探针法证明了纳米复合材料作为过氧化物酶模拟酶的催化检测过氧化氢及葡萄糖的反应机理。另外，利用紫外-可见分光光度计实现了对卟啉修饰后的CeO2纳米棒的催化性能、动力学常数、过氧化氢及葡萄糖检测限的测定。证明卟啉修饰后的复合材料具有更高的过氧化物酶模拟酶催化活性。
　　2.一步法制备卟啉、酞菁功能化的CeO2纳米粒子及过氧化物酶模拟酶性质研究以卟啉为例，首先，将一定量Ce(NO3)3溶液跟卟啉混合搅拌，加入少量过氧化氢后水热法反应6h，冷却后，将反应所得的沉淀洗涤、干燥、收集。利用XRD、TEM对纳米材料的物相、形貌进行表征。FT-IR与UV-vis数据证实卟啉与CeO2纳米粒子之间以配位键结合。研究了卟啉修饰后的CeO2纳米粒子的过氧化物酶模拟酶性质，并成功地用于检测过氧化氢及葡萄糖。研究发现，卟啉或酞菁修饰的CeO2纳米粒子比未修饰的CeO2纳米粒子具有更高的催化活性。利用荧光探针法对该复合纳米粒子催化反应机理进行了探讨。
　　3.卟啉功能化的NiO纳米棒的制备、表征及应用将一定量的NiCl3溶液与氨水混合搅拌，将混合溶液转入反应釜中150℃加热3h，冷却后，将反应所得的沉淀洗涤、干燥、收集。然后，将卟啉溶液与上步中的纳米材料溶液混合、超声、过滤、洗涤、干燥收集。将所得的纳米材料用XRD、TEM对纳米材料物相、形貌等进行表征。红外光谱结果证明了卟啉与NiO发生了配位作用。研究了卟啉-NiO纳米复合材料作为过氧化物酶模拟酶的性质及在过氧化氢、葡萄糖检测中的应用。利用荧光探针技术证明了在检测过氧化氢的过程中，产生了大量的羟基自由基加速了催化反应的进行。为该材料在环境、生物、医学等领域的实际应用奠定了基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 卟啉酞菁化合物简介

1．2 纳米材料简介及应用

1．3 纳米材料的合成方法

1．4 过氧化物酶概述

参考文献

2 卟啉功能化的CeO2纳米棒的制备、表征及过氧化物酶模拟酶性质研究

2．1 试剂和仪器

2．2 实验部分

2．3 结果与讨论

2．4 小结

参考文献

3 卟啉酞菁功能化的CeO2纳米粒子的一步法合成、表征及过氧化物酶模拟酶性质研究

3．1 试剂和仪器

3．2 实验部分

3．3 结果与讨论

3．4 小结

参考文献

4 卟啉功能化的NiO纳米颗粒的两步法合成、表征及过氧化物酶模拟酶性质研究

4．1 试剂和仪器

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．4 小结

参考文献

结论

攻读硕士期间发表的论文

致谢