本文關(guān)鍵詞： 氧化鋅納米材料 量子點 光電 光催化 有機污染物 五溴聯(lián)苯醚 環(huán)境污染 免疫分析　出處：《湖南大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,使得環(huán)境污染問題也變得日益嚴重。其中,持久性有機污染物(POPs)因具有長期殘留性、生物蓄積性、半揮發(fā)性和高毒性等特點,對人類的健康造成了嚴重的威脅。由于POPs為有毒小分子,其抗體制備較難,因此能開展特異性免疫分析的POPs數(shù)量并不多。納米材料因具有獨特的表面效應、體積效應、量子尺寸效應及發(fā)光效應等特點,在諸多應用領(lǐng)域都具有極大的研究價值�；诖�,我們選取多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)中的五溴聯(lián)苯醚(BDE-121)為目標模型分子,制備相應的抗體,為免疫分析檢測提供依據(jù)。以ZnO納米材料為基礎(chǔ),從其制備及改性入手,系統(tǒng)地研究了基于ZnO納米復合材料的性能及其在光催化及生物傳感器構(gòu)建等領(lǐng)域的應用。本論文以有機污染物的去除及快速分析為最終目標,以ZnO納米材料的制備及改性為基礎(chǔ),開展了基于ZnO復合納米功能材料的生物傳感及光催化性能研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)ZnO納米材料制備:采用三電極體系,以電化學沉積技術(shù)制備三維、多孔ZnO納米片;采用簡單的低溫水熱法合成一維ZnO納米棒;結(jié)合上述兩種方法先電沉積后水熱兩步制備出比表面積更大的ZnO納米棒-納米片復合結(jié)構(gòu);初步探討了ZnO納米結(jié)構(gòu)生長機理及水熱參數(shù)對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響(第2章)。(2)ZnO納米片改性及光電性能研究:結(jié)合電化學沉積及連續(xù)離子層吸附與反應技術(shù)(SILAR),以三維、多孔ZnO納米片為結(jié)構(gòu)模板,Mn-Cd S殼層包裹的Cd Te量子點為敏化劑,大帶隙Zn S量子點為雙層電勢阻擋層分別修飾于ZnO納米片及敏化劑之上,構(gòu)建Zn S/Cd Te/Mn-Cd S/Zn S/ZnO復合光電極;此復合電極展現(xiàn)了良好的光電化學性能,光電流密度達到6.23 m A/cm2,轉(zhuǎn)換效率達到了4.2%;通過對有機污染物的降解實驗,研究了復合電極的光催化性能(第3章)。(3)無標記光電免疫分析檢測BDE-121:選取具有高光電活性的Zn S/Cd Te/Mn-Cd S/Zn S/ZnO納米片為光電極,通過聯(lián)接劑將BDE-121的多抗固定在光電極表面,構(gòu)建無標記光電免疫傳感器以實現(xiàn)BDE-121的定量檢測;采用多孔ZnO不僅可以負載更多敏化劑,還可以聯(lián)接更多的捕獲劑;引入核殼結(jié)構(gòu)的Cd Te/Mn-Cd S量子點和雙層Zn S提高ZnO納米片的光電響應;通過直接測定抗原抗體復合物形成時光電流的變化直接檢測BDE-121濃度;此免疫傳感器對BDE-121檢測具有靈敏度高、特異性強及穩(wěn)定性好等優(yōu)點,線性范圍為5.0×10-12 M至1.0×10-7 M,檢測下限達到3.98 p M;且本方法檢測油漆樣品中BDE-121所得含量與氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用(GS/MS)檢測結(jié)果一致,表明傳感器具有實際應用價值(第4章)。(4)標記型光電免疫分析檢測BDE-121:通過設計雙敏化結(jié)構(gòu)的Cd Te/Mn-Cd S/ZnO納米棒-納米片構(gòu)建一種標記型光電免疫傳感器對BDE-121進行檢測;采用SILAR方法將Mn-Cd S量子點負載于比表面積大的ZnO納米棒-納米片上構(gòu)建光電極,并在其表面固定BDE-121單抗,當抗原抗體特異性結(jié)合時,Cd Te量子點標記的BSA-BDE-121會放大信號;共敏化結(jié)構(gòu)不僅擴展了光的吸收范圍,提高了光的利用率,且階梯型帶隙結(jié)構(gòu)促進光生電子轉(zhuǎn)移提高光電性能;由于檢測物BDE-121為小分子,所以采用競爭的方法,抗原BDE-121與標記抗原Cd Te QDs-BSA-BDE-121競爭地與抗體相結(jié)合從而影響電信號;此方法獲得的線性范圍為1.0×10-12 M至5.0×10-8 M,檢測下限達到0.25 p M;此傳感器的構(gòu)建為其他小分子的檢測提供了一個很好的平臺(第5章)。(5)熒光免疫分析檢測BDE-121:由于BDE-121本身不具有熒光性質(zhì),因此建立BDE-121的熒光分析法具有非常重要的意義。本章基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的機理,利用BSA將熒光染料(FITC)和量子點(CQDs)結(jié)合雙標記BDE-121構(gòu)成比率型熒光探針,聯(lián)合免疫分析,檢測BDE-121;線性范圍為5.0×10-10 M至1.0×10-7 M,檢測限為5.0×10-11 M。且實驗證明該方法所得結(jié)果優(yōu)于用FITC或CQDs單獨標記BSA-BDE-121(第6章)。
[Abstract]:On the basis of the preparation and modification of ZnO nano - materials , we studied the properties of ZnO nano - composites and their application in the fields of photocatalysis and biological sensors . ( 3 ) BDE - 121 was detected by using Zn S / Cd Te / Mn - Cd S / Zn S / ZnO nano sheets with high photoelectric activity as photoelectrode , and BDE - 121 was detected by using porous ZnO . ( 5 ) BDE - 121 was detected by fluorescence immunoassay . BDE - 121 was used to detect BDE - 121 because BDE - 121 was not fluorescent . In this chapter , the fluorescent dyes ( FITC ) and quantum dots ( CQDs ) were conjugated with double labeled BDE - 121 to form ratio - type fluorescent probes . The detection limit was 5.0 脳 10 - 11 M . The results of this method were superior to those labeled with FITC or CQDs alone ( Chapter 6 ) .

【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X85;TQ132.41;TB383.1

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本文編號：1491702