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《合肥工业大学》 2010年
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基于天然高分子和纳米金粒子的有机—无机复合材料的制备与应用

罗明灯  
【摘要】: 本论文主要围绕天然高分子,羟乙基纤维素(hydroxyethyl cellulose, HEC)、羟丙基纤维素(hydroxypropyl cellulose, HPC)以及壳聚糖(chitosan, CS)与纳米金粒子(gold nanaparticles, GNPs)构成的有机-无机复合材料展开。本论文由三个部分组成:第一部分,羟乙基纤维还原氯金酸及对纳米金粒子的稳定作用;第二部分,羟丙基纤维素还原氯金酸与稳定金粒子的机理;第三部分,壳聚糖、海藻酸钠、纳米金粒子及葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GOD)层-层组装结构纳米生物传感器的构造。 首先,通过光化学反应,以生物大分子羟乙基纤维素为还原剂和稳定剂制备了金纳米粒子。采用紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)以及pH值跟踪等对反应过程和产物进行了分析表征。结果表明,氯金酸(HAuCl4)还原成金纳米粒子的反应几乎在60分钟内完成;FTIR分析证实了HEC的氧化;金纳米粒子尺寸和紫外吸收峰的强度均与HEC溶液的浓度有关。另外,还考察了金离子的浓度对还原过程的影响。在紫外照射条件下HEC能够将金离子还原成具有独特钝角三角形、六边形和圆形等不同形状的粒子,并将其稳定在水溶液中。 其次,研究了紫外光照射下,天然高分子羟丙基纤维素溶液中合成金纳米粒子的过程,发现金纳米粒子在HPC溶液中存在时间演化现象。红外光谱分析表明HPC在紫外光的照射下极易发生氧化,而本体粘度测试则表明HPC分子量在紫外照射下迅速降低。HPC的氧化不仅为金离子的还原提供了自由电子,同时还导致了HPC分子链的断裂。文中,探讨了金纳米粒子的时间演化机理,我们认为由于HPC分子链的断裂导致HPC溶液对金纳米粒子的稳定性减弱,从而引起了金纳米粒子的演化,即金纳米粒子的持续聚集现象。 另外,构造了基于壳聚糖、纳米金粒子和海藻酸钠(sodium alginate, SA)的新型玻碳电极纳米生物传感器,并对其性能进行了测试。首先,选用CS作为基体膜材料,使用电化学沉积的方法将CS沉积于玻碳电极表面形成纳米薄膜基体层。其次,将GNPs通过电化学方法固定到基体膜上,在第三个阶段中,将SA和葡萄糖氧化酶的混合溶液滴加到电极上,得到性能稳定的葡萄糖纳米生物传感器。由于带正电的壳聚糖与带负电的海藻酸钠之间的强烈的静电作用力,葡萄糖氧化酶能够很好的被固定在电极表面。同时,纳米金粒子的存在提高了电极的导电能力和检测灵敏性,所得到的传感器响应时间在10s以内。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O636.11

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【参考文献】
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