本文關(guān)鍵詞：非化學(xué)計量硒化銅納米顆粒的可控制備及其LSPR性質(zhì)和催化性質(zhì)的研究

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【摘要】：硒化銅納米作為硫?qū)巽~化物半導(dǎo)體的一種重要代表物,具有特殊的光學(xué)性質(zhì),但是其制備方法仍存在一定難度,大大限制其在生化分析中的應(yīng)用研究。近年來,半導(dǎo)體摻雜引起的局域表面等離子體共振性質(zhì)受到很大的關(guān)注,尤其在硫?qū)巽~化物中銅缺陷引起其載流子濃度的增加而產(chǎn)生較強的局域表面等離子體共振(LSPR)吸收,所以目前硫?qū)巽~化物納米晶體的特殊光學(xué)性質(zhì)是一個重要的研究領(lǐng)域。非化學(xué)計量的硒化銅作為一種新型的等離子體共振材料,價格低廉,表現(xiàn)出較低的生物毒性和良好的半導(dǎo)體性質(zhì),具有廣闊的應(yīng)用前景。但是對于其可控合成、等離子體調(diào)控以及催化活性研究并不是很多,其研究還是處在初期階段。鑒于此,本文建立了一種簡單溫和的硒化銅納米粒子的可控制備方法,考察了其LSPR性質(zhì)的調(diào)控因素及特殊的光學(xué)性質(zhì)和催化活性,并進一步探討了其在生化分析中的應(yīng)用。具體研究內(nèi)容包括以下三個方面： (1)建立了簡單的氧化還原反應(yīng)室溫合成法,在表面活性劑的作用下得到粒徑可控和水相分散均勻的Cu2-xSe納米粒子(Cu2-xSeNPs),該方法成本低,操作簡單。對合成的Cu2-xSeNPs進行了紫外可見吸收光譜、透射電子顯微鏡、X射線衍射等一系列的表征,發(fā)現(xiàn)所得到的Cu2-xSeNPs具有優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì),在近紅外區(qū)呈現(xiàn)較強的吸收,且這種吸收符合局域表面等離子體共振性質(zhì)。同時,通過控制反應(yīng)時間可以調(diào)節(jié)其LSPR性質(zhì),并進一步研究了其LSPR對H2O2、溫度、溶劑的響應(yīng),證明了LSPR不僅依賴于組成成分,還受氧化劑、溫度和溶劑的影響,對于紅外窗口和光電池的發(fā)展提供了新的機會。同時還發(fā)現(xiàn)由于Cu2-xSeNPs的近紅外吸收和可見光的吸收使其成為一種很好的光熱劑和拉曼增強基底。這表明了Cu2-xSeNPs是一種很重要的光學(xué)材料,對于在光電傳感、生化分析等領(lǐng)域的應(yīng)用有比較重要的意義。 (2) Cu2-xSeNPs作為一種新的等離子體共振材料應(yīng)用于溶菌酶分析中。所合成的Cu2-xSeNPs具有很好的單分散性和均勻性,而且具有較窄的等離子體共振吸收峰。以溶菌酶誘導(dǎo)Cu2-xSeNPs聚集使其納米粒子之間產(chǎn)生強烈的耦合作用,隨著溶菌酶濃度的不同,耦合程度不同從而可控地調(diào)節(jié)LSPR。同時溶菌酶濃度與LSPR的變化呈線性關(guān)系使Cu2-xSeNPs成為一種新的紅外吸收傳感器用于溶菌酶的超微量檢測。在高鹽濃度下高pI值的溶菌酶可快速誘導(dǎo)PSS穩(wěn)定的Cu2-xSeNPs發(fā)生聚集引起明顯的近紅外吸收和散射光信號變化,通過動態(tài)光和掃描電鏡可以很清楚觀察到其聚集的結(jié)果。這種方法簡單、快速、靈敏,具有一定的應(yīng)用意義,進一步開發(fā)了硫?qū)巽~化物的近紅外等離子體吸收的應(yīng)用。 (3)硒化銅半導(dǎo)體納米顆粒具有其特殊的晶體結(jié)構(gòu),可以大大增強催化體系的催化效果。在四甲基聯(lián)苯胺-過氧化氫體系(TMB-H2O2),對苯二甲酸-過氧化氫體系(THA-H2O2)和魯米諾-過氧化氫體系(luminol-H2O2)中表現(xiàn)出不同的催化能力,這與Cu2-xSeNPs和底物的親和力有很大的關(guān)系,還與Cu2-xSeNPs特殊的晶體結(jié)構(gòu)具有緊密的關(guān)系。我們證明了Cu2-xSeNPs具有內(nèi)在的催化活性,在催化過程中產(chǎn)生了較強活性自由基OH·,通過ESR發(fā)現(xiàn)在酸性和堿性條件下Cu2-xSeNPs對過氧化氫的分解能力是不一樣,表現(xiàn)出不同的催化機理,這進一步豐富了非計量的Cu2-xSeNPs的催化活性研究。同時,我們利用Cu2-xSeNPs在THA-H2O2體系中可產(chǎn)生較強的熒光信號靈敏檢測了過氧化氫和葡萄糖,檢測靈敏度可低至μmol/L水平,而且檢測范圍廣。 通過以上的研究結(jié)果,我們發(fā)展了一種通過改變表面活性劑合成粒徑可控和LSPR可調(diào)的硒化銅納米晶體的方法,為硫?qū)巽~化物的光學(xué)性質(zhì)研究和在生化分析中的應(yīng)用研究提供了更簡單的手段。該研究進一步探討了銅缺陷引起的局域表面等離子體共振性質(zhì),大大開拓了半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)調(diào)控研究。還有對于硒化銅催化性質(zhì)的探究更豐富了半導(dǎo)體的催化理論,進一步拓展其在分析化學(xué)和能源材料等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用,具有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：硒化銅 局域表面等離子體共振 銅缺陷 近紅外吸收 可控調(diào)節(jié) 催化
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O614.121
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 縮寫符號對照表12-13
• 第1章 論文選題依據(jù)13-29
• 1.1 研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析14-26
• 1.2.1 硫?qū)巽~納米的性質(zhì)14-16
• 1.2.2 銅缺乏引起的LSPR性質(zhì)16-19
• 1.2.3 硫?qū)巽~納米的制備19-22
• 1.2.4 硫?qū)巽~納米的應(yīng)用22-26
• 1.3 存在的主要問題26
• 1.4 本研究的出發(fā)點與擬解決的問題26-27
• 1.5 研究內(nèi)容及研究路線27
• 1.6 研究的可行性分析27-29
• 第2章 粒徑可控和LSPR可調(diào)的Cu_(2-x)SeNPs的制備及其光散射性質(zhì)的研究29-41
• 2.1 前言29-30
• 2.2 實驗部分30-31
• 2.2.1 實驗儀器30
• 2.2.2 實驗試劑30
• 2.2.3 不同粒徑的Cu_(2-x)SeNPs的制備30-31
• 2.2.4 Cu_(2-x)SeNPs的摩爾吸光系數(shù)的計算31
• 2.3 結(jié)果與討論31-39
• 2.3.1 Cu(2-x)SeNPs的形貌表征31-34
• 2.3.2 Cu(2-x)SeNPs的光學(xué)性質(zhì)34-39
• 2.4 小結(jié)39-41
• 第3章 Cu_(2-x)SeNPs作為一種新型探針靈敏檢測溶菌酶41-51
• 3.1 前言41-42
• 3.2 實驗部分42-44
• 3.2.1 實驗儀器42
• 3.2.2 材料42
• 3.2.3 PSS-Cu_(2-x)SeNPs的制備42-43
• 3.2.4 可見紅外光譜和散射光譜測定43
• 3.2.5 溶菌酶的檢測43
• 3.2.6 載流子濃度的計算43-44
• 3.3 結(jié)果與討論44-49
• 3.3.1 PSS-Cu_(2-x)SeNPs的表征44
• 3.3.2 PSS-Cu_(2-x)SeNPs與溶菌酶的相互作用44-46
• 3.3.3 吸收光譜變化的機理46-48
• 3.3.4 溶菌酶的檢測48-49
• 3.4 小結(jié)49-51
• 第4章 Cu_(2-x)SeNPs的催化活性及其在分子發(fā)光分析中的應(yīng)用51-63
• 4.1 前言51-52
• 4.2 實驗部分52-53
• 4.2.1 試劑52
• 4.2.2 實驗儀器52
• 4.2.3 Cu_(2-x)Se納米粒子的合成52
• 4.2.4 Cu_(2_x)Se納米粒子的催化活性在不同催化體系中的測定方法52-53
• 4.2.5 過氧化氫和葡萄糖的測定53
• 4.3 結(jié)果與討論53-61
• 4.3.1 Cu_(2-x)SeNPs的形貌表征53-54
• 4.3.2 Cu_(2-x)SeNPs在三個催化體系中的催化活性表征54-57
• 4.3.3 Cu_(2-x)SeNPs的模擬酶活性表征57
• 4.3.4 Cu_(2-x)SeNPs的催化機理57-59
• 4.3.5 過氧化氫和葡萄糖的檢測59-61
• 4.4 小結(jié)61-63
• 第5章 全文總結(jié)與展望63-65
• 5.1 全文總結(jié)63-64
• 5.2 前景展望64-65
• 參考文獻65-73
• 研究生期間科研成果73-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張穎;;CdSe納米晶帶隙隨溫度變化的研究[J];物理實驗;2009年06期

，

本文編號：969824