铜纳米团簇的光电性能研究及在食品检测中的应用

摘要

铜纳米团簇(Cu NCs)是铜原子在稳定剂的保护下形成的粒径在2nm以下的纳米材料，常用的稳定剂有含巯基的小分子化合物和蛋白、多肽、聚合物等大分子模板。作为一种新型材料，已被应用于离子检测、催化、电化学催化、生物标记、生物成像等方面。
　　本论文对以2-巯基-5-正丙烷基嘧啶(MPP)为配体的铜纳米团簇(Cu NCs@MPP)的电化学性质和电化学发光进行了研究。在-0.4～1.7V电位范围内Cu NCs@MPP发生了Cu8+/Cu82+，Cu8/Cu82+，Cu8/Cu8+间的氧化还原，这是由于Cu NCs@MPP金属核中的电子缺陷和空穴，在一定的电位下，Cu NCs@MPP作为多电子的给体和受体，给出电子和接受电子发生氧化还原。在湮灭机制和共反应机制下均发现有电化学发光(ECL)，实验发现只有一种来自金属核的激发态参与了ECL过程，理论计算证明了该激发态由金属核到配体的电子转移产生，且ECL过程释放的能量接近于Cu NCs@MPP内部HOMO→LUMO间的能级差。三丙胺(TPA)浓度为5mmol/L时，Cu NCs@MPP/TPA共反应体系的电化学发光效率为0.74％。
　　作为荧光材料，铜纳米团簇可用于荧光传感检测器，本论文基于罂粟碱对Cu NCs@MPP荧光猝灭作用，将Cu NCs@MPP用于实际样品中罂粟碱的检测。在进行实际样品检测时，先用QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe的缩写）前处理方法结合薄层色谱法(TLC)对样品进行前处理和罂粟碱的分离，经检测发现采购的五种火锅底料样品中并未发现罂粟碱成分，与高效液相色谱验证结果一致。选择其中一种样品进行了加标实验，在0.4～1.0mg/kg浓度范围内，随着加标样品中罂粟碱加入量的增加，Cu NCs@MPP的荧光呈线性猝灭。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 金属纳米团簇简介

1．2 铜纳米团簇简介

1．2．1 铜纳米团簇的合成

1．2．2 铜纳米团簇的表征

1．2．3 基于铜纳米团簇的荧光传感

1．3．1 循环伏安法

1．3．2 差分脉冲伏安法

1．3．3 金属团簇电化学研究

1．4 电致化学发光

1．4．1 电致化学发光简介

1．4．2 金属团簇的电致化学发光

1．5 荧光传感检测

1．5．1 荧光传感检测概述

1．5．2 荧光传感检测机理

1．6 罂栗碱简介

1．7 QuEChERS 方法简介

1．8 研究目的与意义

1．9 研究内容

2 材料与方法

2．1．1 实验试剂与材料

2．1．2 实验仪器

2．2．1 MPP 为配体的铜纳米团簇的合成

2．2．2 MPP 为配体的铜纳米团簇的表征

2．2．3 MPP 为配体的铜纳米团簇的结构模拟计算

2．2．4 MPP 为配体的铜纳米团簇的电化学

2．2．5 MPP 为配体的铜纳米团簇的电化学发光

2．2．6 MPP 为配体的铜纳米团簇检测罂粟碱

3 结果与讨论

3．1 MPP 为配体的铜纳米团簇的合成

3．2 MPP 为配体的铜纳米团簇的表征

3．2．1 紫外-可见吸收光谱

3．2．2 荧光光谱及荧光量子产率

3．2．3 原子力显微镜

3．2．4 X 射线光电子能谱

3．2．5 基质辅助激光解析串联飞行时间质谱

3．3 MPP 为配体的铜纳米团簇的结构模拟计算

3．4 MPP 为配体的铜纳米团簇的电化学和电化学发光

3．4．1 电化学实验条件的优化

3．4．2 MPP 为配体的铜纳米团簇的电化学

3．4．3 MPP 为配体的铜纳米团簇的电化学发光

3．5．1 罂粟碱对铜纳米团簇荧光的影响

3．5．2 实际样品的检测结果及验证

3．5．3 加标样品的检测

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢