牛血清白蛋白与水滑石胶体自组装杂化膜吸附、检测Pb

摘要

重金属污染已成为全球性的一个环境难题，据统计，目前全球每年释放到环境中的有毒重金属高达数百万吨，其中铅34．6万吨、汞12万吨、铜14．7万吨、砷12．5万吨、镉3．9万吨。重金属污染严重威胁人类生活甚至生命安，以铅污染为例，高的血铅浓度意味着贫血、癌变、畸变、智力衰退、大脑萎缩等一系列严重的健康问题。因此对重金属的回收、检测对于人类健康、生态环境及可持续发展都具有非常重要的现实意义。 本论文以水滑石（LDHs）和牛血清白蛋白（BSA）制备结构均匀稳定的生物-无机杂化膜，实现对Pb2+的吸附和检测。首先将阴离子化的BSA与LDH胶体溶液进行自组装，利用XRD、FT-IR/ATR-FTIR、UV-Vis和荧光分光光度计等表征手段对BSA与LDH的自组装行为及组装后BSA的结构进行研究，组装后BSA的二级结构发生微小变化但整体仍然完好。在此基础上制备了BSA与LDH的层层自组装杂化膜和BSA与LDH自组装体系的直接沉积杂化膜，荧光光谱显示两种杂化膜都具有良好的重复性、稳定性和结构可控性，同时SEM、AFM表明，两种杂化膜的表面结构均一，水滑石纳米片以c轴垂直于基底的方式紧密排布在基底表面。 将上述制备的两种BSA/LDH杂化膜用于吸附Pb2+，利用ICP、UV-Vis、FT-IR对杂化膜吸附Pb2+的吸附性能及吸附机理进行研究。分析结果显示两种杂化膜吸附Pb2+均符合Langmuir吸附模型，吸附量随着反应体系pH值的升高呈上升趋势，杂化膜对Pb2+的吸附是BSA中的羧基等因素通过形成稳定的复合物的方式共同作用的结果，但离子化的羧基对Pb2+的吸附作用占主导。 通过Stern-Volmer方程和Lineweaver-Burk方程对Pb2+导致BSA发生荧光猝灭的模拟结果显示，pb2+对BSA的荧光猝灭符合Lineweaver-Burk模型，属于静态荧光猝灭，Pb2+与BSA的荧光发射基团之间形成了稳定的不发荧光的复合物。依据BSA荧光强度的变化与Pb2+初始浓度之间的线性对应关系，实现对Pb2+的直接检测，具有较高的灵敏度和准确度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1重金属污染的来源、特点及危害

1.1.1重金属污染及污染的来源

1.1.2重金属污染特点及危害

1.1.3铅污染及其危害

1.2重金属污染的去除

1.3重金属污染的检测

1.4蛋白质及生物杂化膜

1.5水滑石在自组装技术领域的应用

1.5.1水滑石简介

1.5.2水滑石的结构特点及组成

1.5.3水滑石的剥离及水滑石胶体的自组装

1.6本论文选题的目的、意义及主要研究内容

1.6.1选题目的和意义

1.6.2课题主要研究内容

第二章实验部分

2.1实验药品

2.2剥离水滑石胶体溶液的制备

2.2.1乳酸根阴离子插层镁铝水滑石前体的制备

2.2.2水滑石胶体溶液的制备

2.3 BSA与水滑石胶体溶液的自组装

2.3.1缓冲溶液的配置及BSA紫外吸收随其浓度的曲线绘制

2.3.2 BSA与水滑石胶体溶液的自组装

2.4 BSA/DH层层自组装杂化膜

2.4.1基片的“RCA”处理

2.4.2 BSA/LDH层层自组装杂化膜的制备

2.4.3 BSA/LDH层层自组装杂化膜的稳定性

2.5 BSA/IDH自组装体系直接沉积杂化膜

2.5.1 BSA/LDH的自组装体系

2.5.2 BSA/LDH自组装体系直接沉积杂化膜的制备

2.5.3 BSA/LDH自组装体系直接沉积杂化膜的稳定性

2.6 BSA/LDH自组装杂化膜对Pb2+的吸附性能

2.6.1硝酸铅溶液的配制

2.6.2BSA/LDH自组装杂化膜去除Pb2+

2.6.3BSA/LDH自组装杂化膜吸附Pb2+

2.6.4不同pH值条件下BSA/LDH自组装杂化膜对Pb2+的吸附性能

2.6.5自组装杂化膜吸附Pb2+机理探索

2.7 BSA/LDH自组装杂化膜检测Pb2+

2.8表征方法

第三章结果与讨论

3.1牛血清白蛋白与水滑石胶体的自组装

3.1.1剥离水滑石胶体及其结构特点

3.1.2 BSA与水滑石胶体的自组装

3.1.3组装后BSA的结构

3.1.4小结

3.2 BSA/IDH层层自组装杂化膜的制备、吸附Pb2+

3.2.1 BSA/LDH层层自组装杂化膜的结构

3.2.2 BSA/LDH层层自组装杂化膜对P2+的吸附性能

3.2.3小结

3.3 BSA/LDH自组装体系直接沉积杂化膜的制备、吸附Pb2+

3.3.1 BSA/LDH自组装体系直接沉积杂化膜的结构

3.3.2 BSA/LDH自组装体系直接沉积杂化膜对Pb2+的吸附性能

3.3.3小结

3.4 BSA/LDH自组装杂化膜吸附Pb2+的机理探索

3.4.1 BSA/LDH自组装杂化膜在不同pH值下对Pb2+的吸附性能

3.4.2 BSA/LDH自组装杂化膜吸附Pb2+的机理探索

3.4.3 小结

3.5 BSA/LDH自组装杂化膜荧光传感Pb2+初探

3.5.1含六个双层的BSA/LDH层层自组装杂化膜荧光传感Pb2+

3.5.2 BSA/LDH自组装体系一次直接沉积杂化膜荧光传感Pb2+

3.5.3 Pb2+对牛血清白蛋白的荧光猝灭机理探索

3.5.4小结

第四章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文