本文關(guān)鍵詞：氮化碳電化學(xué)發(fā)光傳感及其生物兼容性研究

  更多相關(guān)文章： 石墨相聚合物氮化碳 電化學(xué)發(fā)光 雙信號(hào)檢測(cè) 生物兼容性 抗菌性

【摘要】：石墨相聚合物氮化碳(GPPCN)是一種新興的有機(jī)半導(dǎo)體材料,近年來(lái)其電化學(xué)發(fā)光(ECL)性質(zhì)在傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注,例如檢測(cè)金屬離子。然而,對(duì)于文獻(xiàn)中報(bào)道的單信號(hào)傳感器檢測(cè)金屬離子的方法,當(dāng)干擾金屬離子的濃度是目標(biāo)金屬離子的數(shù)倍或更高時(shí),幾乎不能區(qū)分是哪種金屬離子引起的信號(hào)改變,從而不能確定實(shí)際樣品中到底含有哪種金屬離子,更不能對(duì)其進(jìn)行定量檢測(cè)。因此,探索一種新穎的多信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)消除這種假陽(yáng)性結(jié)果十分必要。此外,為了拓展GPPCN的應(yīng)用,我們對(duì)GPPCN生物兼容性以及抗菌性進(jìn)行了研究。本文基于石墨相聚合物氮化碳納米片(GPPCN Nanosheets)在不同驅(qū)動(dòng)電勢(shì)下(陰極和陽(yáng)極)的ECL性質(zhì)構(gòu)建了雙信號(hào)傳感器,用于鎳離子的檢測(cè)。該分析方法在很大程度上避免了假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn),進(jìn)而提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí),GPPCN生物兼容性以及抗菌性的研究為其在環(huán)境、生物傳感器等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。具體研究工作如下：首先,以雙氰胺為前聚體用高溫聚合的方法合成體相的石墨相聚合物氮化碳(bulk GPPCN),然后采用超聲剝離水相bulk GPP( CN方法制得懸濁液,再離心得到在水中穩(wěn)定分散的GPPCN Nanosheets。利用透射掃描電子顯微鏡、紫外-可見(jiàn)吸收光譜、熒光光譜和X射線衍射等表征技術(shù),證明了GPPCN Nanosheets的成功制備。然后,通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電勢(shì),研究了GPPCN Nanosheets在陰極電位和陽(yáng)極電位下的電化學(xué)發(fā)光機(jī)理,并發(fā)現(xiàn)其在陰、陽(yáng)兩極都具有高穩(wěn)定和高強(qiáng)度的ECL信號(hào)。這為后續(xù)傳感器的構(gòu)建打下了良好的基礎(chǔ)。其次,在不同的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)下,不同的金屬離子對(duì)GPPCN Nanosheets的ECL信號(hào)顯示出不同的淬滅和增強(qiáng)信號(hào),基于此本文構(gòu)建了雙信號(hào)傳感器用于金屬鎳離子的檢測(cè),檢測(cè)線性范圍為10～120 nM,檢測(cè)下限低至1.13 nM。并將其成功應(yīng)用于實(shí)際市政自來(lái)水和湖水樣品的檢測(cè)中。最后,我們還研究了金屬離子的加入對(duì)GPPCN Nanosheets ECL影響的機(jī)理,提出這種現(xiàn)象可能是由于金屬離子的氧化還原電位與GPPCN Nanosheets的帶隙之間存在著多樣性的能級(jí)匹配或者在陽(yáng)極電位下金屬離子催化了GPPCN Nanosheets ECL的中間反應(yīng)步驟。因此,在沒(méi)有加標(biāo)記物及掩蔽試劑的條件下,僅僅通過(guò)電位調(diào)控GPPCN Nanosheets不同的ECL反應(yīng)構(gòu)建雙信號(hào)傳感器的方法將是開(kāi)發(fā)具有高選擇性傳感器的一種有潛力方式,這也為后來(lái)的傳感研究開(kāi)拓了一個(gè)新的思路。最后,采用MTT法(四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法)對(duì)聚合溫度為550℃石墨相聚合物氮化碳(bulk-GPPCN-550℃)的生物兼容性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其對(duì)Hela細(xì)胞具有高的生物兼容性。然后,以枯草芽孢桿菌為模型菌種采用平板計(jì)數(shù)法發(fā)現(xiàn)bulk-GPPCN-550℃在光照條件下具有強(qiáng)的抗菌性,并且對(duì)其抗菌機(jī)理進(jìn)行了探究。這項(xiàng)研究為GPPCN在環(huán)境和生物傳感器等方面的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ),GPPCN也有望成為一種新型的在可見(jiàn)光條件下具有抗菌性的材料。
【關(guān)鍵詞】：石墨相聚合物氮化碳 電化學(xué)發(fā)光 雙信號(hào)檢測(cè) 生物兼容性 抗菌性
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 電化學(xué)發(fā)光概述11-16
• 1.2.1 電化學(xué)發(fā)光發(fā)展歷程12
• 1.2.2 電化學(xué)發(fā)光的原理12-15
• 1.2.3 電化學(xué)發(fā)光體系15-16
• 1.3 石墨相聚合物氮化碳(GPPCN)的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 GPPCN簡(jiǎn)介16-17
• 1.3.2 GPPCN的合成方法17-18
• 1.3.3 GPPCN的應(yīng)用18-20
• 1.4 金屬離子檢測(cè)20-21
• 1.4.1 金屬離子檢測(cè)的意義20-21
• 1.4.2 金屬離子的檢測(cè)方法21
• 1.5 生物兼容性及抗菌性21-25
• 1.5.1 生物兼容性概述21-22
• 1.5.2 評(píng)價(jià)材料生物兼容性的方法22-23
• 1.5.3 抗菌材料的分類23-24
• 1.5.4 平板菌落計(jì)數(shù)法24
• 1.5.5 發(fā)展新型抗菌性材料的意義24-25
• 1.6 本論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)25-27
• 第二章 GPPCN Nanosheets的制備及其ECL性質(zhì)的研究27-37
• 2.1 引言27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分27-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器28
• 2.2.3 GPPCN Nanosheets的制備28-29
• 2.2.4 GPPCN Nanosheets玻碳電極的制備29
• 2.2.5 GPPCN Nanosheets的ECL性質(zhì)測(cè)試29
• 2.3 結(jié)果與討論29-36
• 2.3.1 GPPCN Nanosheets的表征29-31
• 2.3.2 GPPCN Nanosheets的ECL性質(zhì)研究31-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于GPPCN Nanosheets的ECL雙信號(hào)傳感器的構(gòu)建及對(duì)金屬鎳離子的檢測(cè)37-45
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-43
• 3.3.1 基于GPPCN Nnaosheets的ECL雙信號(hào)檢測(cè)方法的選擇性38-39
• 3.3.2 基于GPPCN Nnaosheets的ECL雙信號(hào)檢測(cè)鎳離子的線性39-41
• 3.3.3 金屬離子對(duì)GPPCN Nanosheets的ECL影響的機(jī)理研究41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 550℃石墨相聚合物氮化碳(bulk-GPPCN-550℃)的生物兼容性及抗菌性研究45-52
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-47
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器45-46
• 4.2.2 bulk-GPPCN-550℃材料的制備46
• 4.2.3 bulk-GPPCN-550℃材料的生物兼容性試驗(yàn)46
• 4.2.4 bulk-GPPCN-550℃材料抗菌性試驗(yàn)46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-51
• 4.3.1 bulk-GPPCN-550℃材料的表征47-48
• 4.3.2 bulk-GPPCN-550℃材料的生物兼容性試驗(yàn)48-49
• 4.3.3 細(xì)菌活化結(jié)果檢測(cè)49
• 4.3.4 不同濃度bulk-GPPCN-550℃材料的抗菌性試驗(yàn)49-50
• 4.3.5 光照條件下bulk-GPPCN-550℃材料的抗菌性試驗(yàn)50
• 4.3.6 光照條件下bulk-GPPCN-550℃材料的抗菌性機(jī)理探究50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 總結(jié)與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-66
• 作者簡(jiǎn)介66
• 在校期間學(xué)術(shù)成果66-67
• 致謝67

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