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PVA/SiO_2荧光复合纳米材料的制备及其分析应用研究

王迁  
【摘要】:随着纳米技术的发展,纳米材料已被广泛的应用在化学、生物学、环境检测、医学诊断、材料科学等众多领域。其中,二氧化硅荧光纳米材料具有许多独特的性质如:(1)作为基体材料的二氧化硅本身就具有化学惰性、光学透明性、刚性结构稳定、抵抗溶剂及pH诱导的溶胀效应;(2)荧光染料由于被二氧化硅包埋在内部具有很好的光稳定性,使得所包埋的荧光物质不易出现光降解或漂白现象;(3)二氧化硅介质具有良好的化学活性、生物相容性及易功能化的表面,因此备受国内外研究者的关注。现阶段,有关二氧化硅荧光纳米粒子的应用主要集中在生物传感器、化学生物微分析、医学诊断、免疫检测、环境监测等领域,并且已经取得了突破性的进展。而我们将其应用范围进一步拓宽至文物表面无损分析的研究。本论文的研究工作仍然利用二氧化硅荧光纳米颗粒的优越特性,将其与广泛用于文物表面化学信息分析、除杂与保护的功能高分子材料有机的结合制备了功能型荧光纳米复合材料,克服了单纯的荧光纳米粒子在文物表面难以去除的缺点,拓宽了二氧化硅纳米粒子的应用范围,同时也为文物表面化学成分无损、实时分析提供了一种新的思路。 本论文由综述和研究报告两部分组成。第一部分为综述,对现阶段几种典型的荧光纳米材料的发展及其现状进行了评述,并重点阐述了二氧化硅荧光复合纳米材料的合成方法以及在分析化学领域的广泛应用。第二部分为研究报告,将荧光纳米材料与功能高分子材料复合制备了特性优异的荧光复合纳米材料,并对其在文物无损分析方面进行了初步的探讨。 在本文的具体工作中,我们分别制备了功能型荧光纳米复合膜材料和包埋功能高分子材料PVA的二氧化硅复合纳米粒子,并对其在文物表面信息的无损分析进行了研究。具体工作包括: 1.荧光纳米复合膜材料的制备及其在青铜器表面氯离子荧光传感方法研究 将Cl-荧光纳米粒子传感器与PVA复合,制备了分析特性优异的纳米复合膜材料,并成功的用于青铜器表面活性氯离子的荧光显微分析。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、荧光光谱、荧光显微成像等对纳米粒子传感器的结构和性质、纳米复合膜与青铜器之间的相互作用进行了表征。研究结果表明纳米复合膜能有效的在青铜器表面成膜、无损传感青铜器表面的氯离子,且在分析完成后易于从文物表面除去,实现对文物的无损分析。在此基础上,我们用所建立的方法对古铜币表面的氯离子进行荧光显微分析。据此,我们提供了一种原位、无损、荧光传感青铜器文物表面氯离子成分分析的新方法。 2. PVA-Chitosan-SiO2荧光复合纳米粒子的制备及其在纸质文物表面应用研究 采用反相微乳液法将功能高分子材料PVA、Chitosan、荧光指示剂RuBpy同时掺杂在二氧化硅纳米粒子内部,制备了功能型荧光复合纳米粒子。对该荧光复合纳米粒子的形貌、荧光特性等进行了表征,由于PVA的复合改善了荧光复合纳米粒子的水溶性及化学稳定性。在此基础上,研究了该荧光复合纳米粒子与纸质文物的相互作用,并利用复合纳米粒子良好的水溶性很容易的将其从纸质文物表面去除。据此,我们提供了一种在二氧化硅纳米粒子中掺杂功能高分子材料的新方法,同时也拓宽了荧光复合纳米粒子的应用范围。


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