收藏本站
《中国科学技术大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

贵金属纳米粒子参与的化学发光

郭吉兆  
【摘要】: 论文首先综述了化学发光的研究现状、纳米材料的制备和性质,以及纳米材料在化学发光中的应用。虽然化学发光具有多年的研究历史,但一直以来,有关化学发光的研究局限于分子和离子水平。最近,纳米粒子在化学发光中的应用研究受到了人们的关注。目前已经发现纳米粒子可以作为化学发光反应的催化剂、还原剂、发光体和能量接收体参与化学发光。但纳米粒子催化的化学发光的研究仅限于用纳米粒子取代一些常规化学发光的催化剂,而纳米粒子作为化学发光反应的还原剂仅有一篇报道。基于此,本文选择了金、银、铂等贵金属纳米粒子,从新的角度将其设计为化学发光反应的催化剂和还原剂,构建了新的化学发光反应体系,研究了这些化学发光新体系的行为、规律、机理和分析应用潜力。主要研究内容如下: 1.发现纳米银能够增强鲁米诺和过氧化氢之间的化学发光反应。与以前报道的纳米金和纳米铂相比,纳米银具有更强的增强能力。向过氧化氢和纳米银的混合物中加入超氧基阴离子捕获剂氮蓝四唑(NBT),证实了纳米银能够催化过氧化氢分解产生超氧基阴离子。超氧化物歧化酶(SOD)能够抑制鲁米诺—过氧化氢—纳米银之间的化学发光,表明超氧基阴离子参与了化学发光反应。提出其化学发光机理为:纳米银能够催化过氧化氢分解产生羟基自由基和超氧基阴离子;羟基自由基能够氧化鲁米诺生成鲁米诺自由基;鲁米诺自由基与超氧基阴离子或过氧化氢反应产生化学发光。卤素离子因为能够吸附在纳米银表面,降低其催化能力,从而抑制化学发光。其抑制能力按如下顺序:I~->Br~->Cl~-。化学发光强度—碘离子浓度曲线上有一明显的拐点,拐点处碘离子浓度对应于单层覆盖纳米银所需的碘离子浓度。基于此,提出了一个碘离子在纳米银上的化学吸附模型。在20种天然氨基酸中,半胱氨酸、组氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸和色氨酸能够吸附在纳米银表面与鲁米诺竞争氧化性物种,从而抑制该体系的化学发光。其中,半胱氨酸具有特别强的抑制能力,所以该体系对选择性检测半胱氨酸具有应用潜力。 2.发现在纳米金存在下,鲁米诺能够和硝酸银反应产生化学发光,发光最大波长为425nm。紫外—可见吸收光谱和X射线光电子能谱显示由于纳米金的催化作用,纳米银被鲁米诺还原为金属银,生成的银沉积在纳米金表面形成金核银壳的复合结构纳米粒子。化学发光光谱表明发光体是3-氨基邻苯二甲酸根离子。提出发光机理为:在纳米金催化下鲁米诺被硝酸银氧化生成鲁米诺自由基;鲁米诺自由基与氧气反应产生化学发光。发光动力学显示该体系的化学发光反应在两秒内就可以完成。实验还表明具有不同银厚度的金核银壳纳米粒子也能够催化该发光反应,但其催化活性比纳米金弱得多。根据这些结果,提出了一个催化反应模型:当纳米金注射进硝酸银和鲁米诺的混合溶液中时,在纳米金的强催化作用下,硝酸银被鲁米诺迅速还原,伴随着强的鲁米诺化学发光。生成的金属银沉积在纳米金表面,导致其催化能力迅速降低,从而发光强度迅速下降,金核银壳结构生长变缓。 3.发现在吸附剂如碘离子、半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸和硫脲等的存在下,贵金属纳米粒子金、银和铂能够还原光泽精产生化学发光。以光泽精—纳米银—碘化钾为模型体系,研究了化学发光过程。紫外—可见吸收光谱和X射线光电子能谱显示当纳米银与碘化钾溶液混合时,碘离子能够吸附在纳米银表面。对发光反应产物用X射线衍射和荧光光谱进行表征。结果显示纳米银在反应后完全转化为碘化银,而光泽精被还原为N-甲基吖啶酮。根据能斯特方程,因为难溶化合物碘化银的形成,碘离子能够降低银的氧化电位。因此,光泽精能够被纳米银和碘化钾共同还原为光泽精自由基;光泽精自由基与溶解氧反应产生化学发光。其它的吸附剂如半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸和硫脲也能够降低银的氧化电位,从而导致光泽精的化学发光。 4.在循环伏安条件下,研究了碱性水溶液中分散有纳米铂时,光泽精在玻碳电极上的电致化学发光行为。在-0.65V和-2.0V(vs SCE)处发现了两个电致化学发光峰ECL-1和ECL-2。其中ECL-1是常见的光泽精电致化学发光峰,在没有纳米铂时也可以观察到;在析氢电位产生的ECL-2是一个新的电致化学发光峰。当增加溶液中纳米铂的浓度时,ECL-1强度降低,ECL-2强度增加。研究了不同条件下电致化学发光峰的性质,提出了ECL-2产生的机制:析氢过程中产生的氢原子吸附在纳米铂上(记为H_(ads)Pt~0);H_(ads)Pt~0还原光泽精生成光泽精自由基;光泽精自由基和H_(ads)Pt~0能够还原氧气生成超氧基阴离子;超氧基阴离子和光泽精自由基反应生成激发态的N-甲基吖啶酮;N-甲基吖啶酮回到基态时产生最大值在495nm的化学发光。不同方法合成的纳米铂对ECL-2的产生具有不同程度的催化作用。纳米钯与纳米铂相似能够催化产生ECL-2,而纳米金不能。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.1

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王珏;发光分析在头孢类抗生素药物检测中的应用研究[D];河南大学;2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高学鲁;古国华;陈磊;朱海涛;傅洵;胡正水;;两亲聚合物在稳定金属胶体方面的应用进展[J];材料导报;2001年12期
2 马会民,苏美红,梁树权;三嗪类光学探针与标记分析[J];分析化学;2003年10期
3 张丽珍;周之荣;王群;章淑媛;;氧化酸性铬蓝K褪色动力学光度法测定微量芦丁[J];分析试验室;2010年05期
4 薛冰纯;王滔;刘二保;;流动注射化学发光法在药物分析中的应用[J];光谱学与光谱分析;2006年05期
5 石明娟;Aung Myint;董永平;崔华;;苯酚和苯胺类化合物对光泽精化学发光的增强和抑制作用[J];光谱学与光谱分析;2007年10期
6 王红梅;李勇智;张静;马正明;马天飞;黄良标;易镇芳;;纳米贵金属催化剂制备的研究进展[J];工业催化;2009年06期
7 吕凤婷;郑海荣;房喻;;表面增强荧光研究进展[J];化学进展;2007年Z1期
8 ;Chemiluminescence behavior of sodium hydrogen carbonate in the potassium permanganate-hydrogen peroxide reaction[J];Science China(Chemistry);2010年08期
9 李军波;刘普;梁莉娟;李岩;赵荔枝;史林启;;反应性嵌段共聚物自组装制备无机纳米粒子研究进展[J];离子交换与吸附;2008年04期
10 古国华,王文钦,张灿英,杨静漪,傅洵,胡正水;P(C_9-丙烯酸)两亲聚合物的研究[J];青岛化工学院学报(自然科学版);2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱一;复合胶束结构的中空微胶囊的制备与性能研究[D];浙江大学;2010年
2 田大勇;鲁米诺及衍生物功能化的金纳米材料及其在化学发光生物分析中的应用[D];中国科学技术大学;2011年
3 黄传群;聚合物聚集体形貌控制研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 徐秦峰;吖啶酯化学发光体系及毛细管电泳—化学发光联用研究[D];武汉大学;2011年
5 王周平;组织酶催化光学分析系统及化学发光新体系应用研究[D];西南师范大学;2004年
6 陈卫;不同聚集态Pt纳米粒子的合成、表面组装及其电化学和特殊红外性能研究[D];厦门大学;2003年
7 韩素琴;化学发光及其与毛细管电泳联用技术的应用研究[D];西北大学;2005年
8 钟敏;ZnS/有机物纳米复合材料的制备与光学性能的研究[D];浙江大学;2005年
9 王莹;半交联两亲性嵌段共聚物在溶液中的自组装行为的研究[D];吉林大学;2006年
10 林轩;MC尼龙/无机纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D];中南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 齐文静;分子印迹—电致化学发光传感器的研究与应用[D];江南大学;2011年
2 张义根;金属铱电致发光配合物的合成与分析应用[D];江南大学;2011年
3 刘佳;含聚醚链季铵盐型离子液体稳定的铑及钯/铑双金属纳米催化剂的制备及应用[D];大连理工大学;2011年
4 楚金申;玉米中ZEN化学发光及生物素—亲和素标记酶联免疫分析法的建立[D];南昌大学;2011年
5 李婧;化学发光在药物及生物分析中的应用研究[D];南昌大学;2011年
6 费鹏;聚合物及聚合物/铁氧体复合材料的制备与表征[D];西北师范大学;2010年
7 齐可;有机分子对铂族双金属簇的结构和催化性能影响研究[D];北京化工大学;2011年
8 陈明;流动注射—电化学发光分析装置研制及活性氧检测研究[D];苏州大学;2011年
9 刘云芸;载银纳米粒子温度刺激响应性杂化纳米水凝胶的研究[D];东华大学;2012年
10 郑雪琳;“线性反应器”自组装制备纳米晶体和纳米聚合物微球研究[D];福建师范大学;2003年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴路;王伦;;鲁米诺-过氧化氢化学发光体系测定雌性激素[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2009年01期
2 徐红;陈新;苟劲;胡泽近;彭大权;梁国明;孙宇阳;;流动注射化学发光法测定L-乳酸铝[J];发光学报;2008年05期
3 王崇妍;李永强;张远馥;王金中;;催化荧光法测定注射用头孢哌酮钠含量[J];分析测试技术与仪器;2007年02期
4 武亚艳,张四纯,赵瑞,李华;顺序注射化学发光测定非那西汀[J];分析化学;2000年03期
5 冯素玲,陈小兰,樊静,张桂恩;抑制动力学荧光法测定草酸[J];分析化学;2000年05期
6 刘欣,黄汉国;高锰酸钾氧化-荧光分光光度法测定片剂中叶酸含量[J];分析化学;2000年11期
7 何云华,聂峰,吕九如;流动注射化学发光法测定安痛定注射液中的氨基比林[J];分析化学;2001年03期
8 范顺利,吕超,周庆祥,王军;流动注射-化学发光法测定头孢拉定[J];分析化学;2001年03期
9 杨敏丽,李丽清,吕九如,章竹君;高锰酸钾-甲氧苄啶-硫代硫酸钠化学发光反应[J];分析化学;2001年04期
10 聂丽华,赵慧春,王旭;Tb~(3+)敏化化学发光法测定氟罗沙星[J];分析化学;2001年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何健;黄玉梅;肖敏;;对纳米量级金属粒子热力学性质算法的探讨[J];内江科技;2009年05期
2 杨海涛,申承民,高鸿钧;液相法制备金属纳米粒子[J];物理;2003年08期
3 杜攀;高姗;;纳米碳管金属复合物的研究进展[J];江苏教育学院学报(自然科学版);2010年04期
4 张太蔚;张露;杨生春;杨志懋;丁秉钧;;银纳米粒子的形状控制合成与应用[J];稀有金属材料与工程;2007年08期
5 ;辅助材料[J];涂料技术与文摘;2009年01期
6 郑碧娟;何俊武;胡军辉;;原位包覆金属纳米粒子的规模化制备及应用[J];纳米科技;2010年03期
7 陈玉西;范青明;刘迎新;严巍;;离子液体稳定的金属纳米粒子制备及其催化作用研究进展[J];化工技术与开发;2008年02期
8 崔岩,张成义,张万喜,孙广平,孙国恩;聚合物基金属纳米复合材料研究进展[J];高分子材料科学与工程;2004年02期
9 王建军;宋武林;郭连贵;谢长生;曾大文;;金属纳米粒子氧化机理研究进展[J];兵工学报;2006年06期
10 秦连杰;王卓;贾玉光;徐惠忠;王广东;;AgOx薄膜的形貌、光谱以及激光烧蚀研究(英文)[J];功能材料;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王翔;杨志林;任斌;田中群;;表面等离子体激元介导金属纳米粒子的长程电磁场耦合[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
2 苑晓;寇元;;离子液体中双组分金属纳米粒子催化氢化研究[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
3 邓意达;;空心结构金属纳米粒子的制备及其形态结构控制[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 刘航宇;董琳琳;何玲;陶国宏;;介孔结构硅氧化物保护的钌金属纳米粒子的制备[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
5 张光晋;刘荣基;;纳米炭/金属纳米粒子/杂多酸纳米复合材料的制备及光电催化研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
6 刘必聚;王翔;任斌;;金属纳米粒子的吸收散射分离及其与SERS的关联[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
7 娄舒洁;苑晓;寇元;;Pt-Pd双金属纳米粒子催化的水相无碱醇氧化反应[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年
8 许并社;贾虎生;市野赖英喜;;电子束辐照引起的金属纳米粒子的迁移和接合[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
9 芦晓然;彭晓宏;吴升;;聚酰胺胺树形聚合物负载双金属纳米粒子催化剂的制备和应用[A];第七届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2010年
10 谢超;兰韬;董朝青;任吉存;;共振散射相关光谱方法研究及其应用[A];中国化学会第27届学术年会第18分会场摘要集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 ;日本纳米应用竞争激烈 燃料电池明后年投产[N];中国有色金属报;2003年
2 诸玲珍;掌握新材料 掌握未来[N];中国电子报;2003年
3 王林;备受关注的纳米复合材料[N];中国有色金属报;2003年
4 于柏林;直接甲酸燃料电池研发获进展[N];中国化工报;2009年
5 于洋 记者 李泳沩;铜纳米团簇研究取得重要进展[N];吉林日报;2011年
6 张梦然;新技术让玻璃窗变身太阳能电池[N];科技日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊斌;金属纳米粒子在生物成像与生物医学上的应用[D];湖南大学;2013年
2 张明曦;人工构建类生物体系可控合成金属纳米粒子[D];武汉大学;2010年
3 薛俊;碳包覆金属纳米粒子制备与应用基础研究[D];机械科学研究总院;2012年
4 薄祥洁;金属纳米粒子/介孔碳复合材料制备及电化学应用研究[D];东北师范大学;2013年
5 乔倩;表面等离子体增强氧化锌基电致发光研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
6 胡建强;金属纳米粒子的尺寸和形状可控合成及其表征[D];厦门大学;2003年
7 邵从英;生物材料/金属纳米复合结构的合成与性能研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 曲文刚;金属纳米粒子表面等离子体共振效应的调控及相关应用[D];中国科学技术大学;2013年
9 杜东英;金属—氧簇基复合材料作为晶体催化剂的合成及性质研究[D];东北师范大学;2013年
10 刘淑霞;薄膜及其它固相介质中金属纳米粒子的原位合成及性能研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄彩凤;混合金属纳米粒子的表面增强拉曼光谱[D];苏州大学;2010年
2 张锦文;金属纳米粒子制备及其光学增强效应研究[D];上海交通大学;2012年
3 彭卉;对称性降低的金属纳米粒子的制备及表面增强拉曼特性研究[D];暨南大学;2010年
4 张妹景;金属纳米颗粒的形状对表面等离子体共振特性的调制研究[D];电子科技大学;2010年
5 张思诗;金属纳米粒子点阵中等离激元共振诱导的局域场增强量子输运[D];南京大学;2012年
6 李冰;金属纳米粒子结构光学特性及其在光存储中的应用研究[D];燕山大学;2013年
7 芦晓然;杂化树形聚合物负载双金属纳米粒子的制备及其催化丁腈橡胶氢化研究[D];华南理工大学;2011年
8 刘娟意;复合金属纳米粒子的局域表面等离子体共振传感特性研究[D];西南交通大学;2010年
9 姚利;金属纳米粒子阵列结构电磁增强特性研究[D];大连理工大学;2010年
10 刘小溪;激光烧蚀制备活泼金属纳米粒子的研究[D];长春理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026