【摘要】：納米金屬氧化物由于具有獨(dú)特的光化學(xué)性質(zhì),被廣泛應(yīng)用在光電材料、生物醫(yī)藥及環(huán)境治理等領(lǐng)域�；钚匝跷锓N(ROS)的產(chǎn)生被視為決定納米金屬氧化物光催化反應(yīng)特性、抗菌活性及細(xì)胞毒性的重要原因。金屬氧化物的晶體構(gòu)型繁多,粒徑分布較廣,新型材料層出不窮。建立納米金屬氧化物光致產(chǎn)生ROS的預(yù)測(cè)方法,對(duì)于評(píng)價(jià)它的光催化性能及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。本研究采用密度泛函理論與Brus模型,建立了不同構(gòu)型和粒徑納米金屬氧化物能隙值(E_g)的定量預(yù)測(cè)模型,并通過(guò)內(nèi)部和外部驗(yàn)證評(píng)價(jià)了該模型的預(yù)測(cè)性能。基于光致產(chǎn)生ROS的氧化還原電位,建立了納米金屬氧化物光致產(chǎn)生ROS的預(yù)測(cè)方法,研究了16種納米金屬氧化物在3~100 nm下光致產(chǎn)生ROS的途徑及種類(lèi)。為了評(píng)價(jià)光致產(chǎn)生ROS預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確性,本研究利用電子順磁共振技術(shù),檢測(cè)了光照條件下9種納米金屬氧化物在水相中誘導(dǎo)產(chǎn)生ROS的種類(lèi)。研究結(jié)果表明:所構(gòu)建的不同粒徑納米金屬氧化物E_g的定量預(yù)測(cè)模型,有較好穩(wěn)健性(n=24,RMSE=0.55)和外部預(yù)測(cè)能力(n=8,RMSE=0.48)。相比體相材料,能隙值隨著粒徑的減小而增大,當(dāng)粒徑小于5 nm時(shí),能隙值顯著升高。納米金屬氧化物光致產(chǎn)生ROS的預(yù)測(cè)結(jié)果表明:光照條件下(波長(zhǎng)1240/E_g),除納米Cu_2O(粒徑6.25nm)、納米ZnO(粒徑3.95 nm)及納米SnO_2外,其余13種納米金屬氧化物均可以將O_2還原為O_2~(·-)。納米Cu_2O不可以將OH~-和H_2O氧化為·OH;納米ZnO(粒徑3.43nm)不可以將OH~-氧化為·OH;其余14種納米金屬氧化物均可將OH~-和H_2O氧化為·OH。納米Cu_2O不可以將O_2氧化為~1O_2;其余15種納米金屬氧化物均可將O_2和O_2~(·-)氧化為~1O_2。電子順磁共振測(cè)試結(jié)果表明:光照條件下(λ:280~500 nm),9種納米金屬氧化物均可產(chǎn)生·OH。銳鈦礦型nTiO_2及nSnO_2不能產(chǎn)生~1O_2,其余4種納米金屬氧化物均可產(chǎn)生~1O_2。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果與光致生成ROS的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),本研究建立的納米金屬氧化物光致產(chǎn)生ROS的預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確率達(dá)到72%。綜上,本研究建立了不同構(gòu)型和粒徑納米金屬氧化物光致產(chǎn)生ROS的反應(yīng)途徑及生成種類(lèi)的預(yù)測(cè)方法,為納米金屬氧化物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及新型納米材料的安全設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 張曉麗;胡越;呂家根;;聲致化學(xué)發(fā)光法測(cè)定茶葉的抗活性氧能力[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

2 謝琦琦,何立群,黃中迪,張長(zhǎng)明;用化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)抗纖靈顆粒中生藥的體外抗氧自由基作用[J];中成藥;2002年06期

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本文編號(hào)：2704321