本文關(guān)鍵詞：具有特殊結(jié)構(gòu)的金屬硫化物納米材料的可控合成及其性能

  更多相關(guān)文章： 金屬硫化物 量子點 分級結(jié)構(gòu) 細胞活性 催化活性

【摘要】：金屬硫化物納米材料具有新穎的光、電等特殊性質(zhì),這使得它們在許多方面具有潛在的應(yīng)用,例如在太陽能電池、鋰離子電池、生物探針、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)材料等方面。由于它們具有較強的理論研究價值以及潛在應(yīng)用,金屬硫化物納米材料得到了廣泛的關(guān)注并成為了研究的熱點。研究表明,金屬硫化物納米材料的結(jié)構(gòu)對材料的性質(zhì)具有很大的影響,如何可控合成具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料以及研究組成、形貌與其性質(zhì)之間的關(guān)系成為當今國際研究的前沿。本論文,通過研究合成方法,提出了一系列水溶性硫化物量子點(QDs)以及特殊形貌的硫化銅納米分級組裝結(jié)構(gòu)的可控合成新方法并研究了它們的合成機理以及結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響;認識到不同晶型的CuS QDs對細胞增殖的抑制作用不同,所得到的結(jié)果為其應(yīng)用于特異性治療癌癥提供了參考;通過研究特殊形貌的硫化銅納米分級組裝結(jié)構(gòu)的電化學(xué)性能以及對染料和重金屬離子的吸附,認識到它們可以作為析氧反應(yīng)(OER)的催化劑并且對環(huán)境污染物有較好的吸附性能,并研究了結(jié)構(gòu)與其性能的相關(guān)性。主要研究工作包括:1、通過未見文獻報道的兩步水解法可控合成了無定型及晶型水溶性的CuS QDs并研究了它們的生物學(xué)性質(zhì)。QDs具有很小的尺寸,這使得它們具有一些特殊的優(yōu)良性質(zhì),引起了廣泛重視,但如何可控制備水溶性QDs仍面臨著挑戰(zhàn)。本論文可控合成了無定型及晶型水溶性的CuS QDs,并對其性質(zhì)進行了表征和研究。結(jié)果表明,無定型及晶型的CuS QDs具有較小的尺寸,平均粒徑分別為2.7 nm和3.3 nm,不僅具有很好的熒光性且能夠穩(wěn)定存在于水以及生理溶液中。通過細胞生物學(xué)的方法測定了它們對人宮頸癌細胞(Hela細胞)、人肝癌細胞(HepG2細胞)、腹水瘤細胞(S180細胞),以及倉鼠正常細胞(V79-4細胞)的抗增殖活性。結(jié)果表明,這兩種QDs對癌細胞活性的抑制率高達90%而對正常細胞活性的最大抑制率不足50%,這兩種QDs均能夠顯著抑制癌細胞的增值,而對正常細胞活性的抑制作用較弱,而且無定型CuS QDs對癌細胞的抗增殖活性明顯優(yōu)于晶型CuS QDs。通過激光共聚焦顯微鏡、流式細胞儀分析對抗增殖活性的本質(zhì)進行了研究,量子點通過進入細胞內(nèi)部引起細胞的凋亡和壞死。2、基于水解方法合成了一系列硫化物QDs并對產(chǎn)物的晶型、尺寸、組成以及性質(zhì)進行了表征。進一步通過兩步水解法分別合成了CdS、ZnS以及CuS/ZnS等QDs,表明該水解法有較廣的適用性。結(jié)果表明,合成的QDs的尺寸很小均在10 nm以下,這些QDs均具有熒光性質(zhì)且能穩(wěn)定存在于水溶液中。細胞活性研究表明這三種量子點對Hela細胞的抗增殖活性不同。3、通過簡便的水浴方法合成了具有分級結(jié)構(gòu)的多孔蒲公英狀納米組裝的硫化銅,研究了它們的電化學(xué)性質(zhì)以及對水溶液中污染物的吸附。結(jié)構(gòu)對性質(zhì)具有極大的影響,具有分級結(jié)構(gòu)的物質(zhì)具有一些特殊的性質(zhì),結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系是近幾年研究的熱點,然而設(shè)計合成具有良好性質(zhì)的納米分級組裝結(jié)構(gòu)仍面臨著挑戰(zhàn)�；诖吮疚闹苽淞硕嗫灼压畹牧蚧~納米分級組裝結(jié)構(gòu),對其組裝結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了表征并對其生長過程進行了研究。結(jié)果表明它們的粒徑約為1.5μm,由很小的納米顆粒自組裝而成,且它們具有熒光性。通過研究該分級結(jié)構(gòu)作為OER催化劑的催化性能以及對亞甲基藍、羅丹明B、甲基橙、Cd2+的吸附能力發(fā)現(xiàn)該樣品是一種較好的OER催化劑,催化能力與商業(yè)Pt/C(20 wt%)相近,通過靜電作用對水中的污染物有很好的吸附。4、一鍋簡便合成了具有分級結(jié)構(gòu)的類似楊梅狀的硫化銅,對其形貌和性質(zhì)進行了表征并研究了它們的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明它們的粒徑約為1μm,由很小的納米顆粒自組裝而成,它們在200 nm到1600 nm范圍內(nèi)有著較強的光吸收能力,另外它們還具有熒光性質(zhì)。通過研究它們作為OER催化劑的催化性能,發(fā)現(xiàn)該樣品與商業(yè)Pt/C(20wt%)相比具有更好的催化穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：金屬硫化物 量子點 分級結(jié)構(gòu) 細胞活性 催化活性
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 納米材料的研究意義和研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2 金屬硫族納米材料的研究意義和現(xiàn)狀15-16
• 1.3 金屬硫族納米材料的主要合成方法16-22
• 1.3.1 剝離法17
• 1.3.2 熱注射法17-19
• 1.3.3 水熱法、溶劑熱法、混合溶劑法以及改進的水熱法19-20
• 1.3.4 離子交換法20-21
• 1.3.5 微波法21-22
• 1.4 本論文的研究背景、內(nèi)容以及創(chuàng)新點22-26
• 1.4.1 研究背景22
• 1.4.2 研究內(nèi)容22-23
• 1.4.3 本論文的創(chuàng)新之處23-26
• 第二章 實驗藥品、儀器以及表征方法26-32
• 2.1 實驗藥品26-27
• 2.2 實驗儀器27-28
• 2.3 樣品的表征方法28-32
• 2.3.1 X射線衍射（XRD）28
• 2.3.2 透射電子顯微鏡（TEM）28
• 2.3.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）28
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡（SEM）28
• 2.3.5 EDS元素分析28
• 2.3.6 激光粒度儀28-29
• 2.3.7 雙光束紫外可見分光光度計29
• 2.3.8 紫外可見近紅外（UV-vis-IR）光譜儀29
• 2.3.9 熒光分光光度計29
• 2.3.10 穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀29
• 2.3.11 傅里葉中遠紅外（FT-IR）光譜儀29
• 2.3.12 BET、BJH測試29-30
• 2.3.13 綜合熱分析儀30-32
• 第三章 可控合成穩(wěn)定的水溶性硫化銅量子點及其細胞活性32-50
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實驗部分33-35
• 3.2.1 樣品的合成33
• 3.2.2 細胞的培養(yǎng)33-34
• 3.2.3 樣品處理細胞34
• 3.2.4 MTT比色實驗34
• 3.2.5 樣品的表征34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-47
• 3.3.1 硫化銅QDs的合成原理35-36
• 3.3.2 XRD圖譜分析36-37
• 3.3.3 EDS元素分析37-38
• 3.3.4 HRTEM結(jié)果分析38-40
• 3.3.5 Zeta電位結(jié)果分析40-41
• 3.3.6 熒光性能分析41-43
• 3.3.7 對細胞的抗增殖活性分析43-45
• 3.3.8 激光共聚焦結(jié)果分析45-46
• 3.3.9 流式細胞儀測定結(jié)果分析46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-50
• 第四章 簡便水解合成水溶性CdS, ZnS, CuS/ZnS量子點及其性質(zhì)50-60
• 4.1 引言50-51
• 4.2 實驗部分51-52
• 4.2.1 樣品的合成51-52
• 4.2.2 細胞的培養(yǎng)52
• 4.2.3 樣品處理細胞52
• 4.2.4 MTT比色實驗52
• 4.2.5 樣品的表征52
• 4.3 結(jié)果與討論52-59
• 4.3.1 XRD圖譜分析52-53
• 4.3.2 EDS元素分析53-54
• 4.3.3 TEM圖結(jié)果分析54-55
• 4.3.4 Zeta電位結(jié)果分析55-56
• 4.3.5 光吸收性能分析56-57
• 4.3.6 熒光性能分析57-58
• 4.3.7 樣品對細胞的抗增殖活性分析58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 多孔蒲公英狀硫化銅納米分級組裝結(jié)構(gòu)的合成及其性能60-82
• 5.1 引言60-61
• 5.2 實驗部分61-63
• 5.2.1 樣品的合成61-62
• 5.2.2 電化學(xué)測試62
• 5.2.3 吸附實驗62-63
• 5.2.4 樣品的表征63
• 5.3 結(jié)果與討論63-81
• 5.3.1 XRD圖譜分析63-64
• 5.3.2 TEM、FESEM、SEM圖結(jié)果分析64-67
• 5.3.3 XPS結(jié)果分析67
• 5.3.4 熱重分析67-68
• 5.3.5 比表面積、孔容孔徑結(jié)果分析68-69
• 5.3.6 多孔蒲公英狀CuS納米分級組裝結(jié)構(gòu)的生長過程研究69-71
• 5.3.7 固體UV-vis-IR DRS結(jié)果分析71
• 5.3.8 熒光性能分析71-72
• 5.3.9 OER結(jié)果分析72-75
• 5.3.10 吸附性能分析75-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 第六章 楊梅狀硫化銅納米分級組裝結(jié)構(gòu)的合成及其電性能82-94
• 6.1 引言82
• 6.2 實驗部分82-83
• 6.2.1 樣品的合成82-83
• 6.2.2 電化學(xué)測試83
• 6.2.3 樣品的表征83
• 6.3 結(jié)果與討論83-92
• 6.3.1 XRD圖譜分析83-84
• 6.3.2 FESEM與TEM圖結(jié)果分析84-86
• 6.3.3 元素分析86
• 6.3.4 熱重分析86-87
• 6.3.5 比表面積、孔容孔徑結(jié)果分析87-88
• 6.3.6 固體UV-vis-IR DRS結(jié)果分析88-89
• 6.3.7 熒光性能分析89-90
• 6.3.8 OER結(jié)果分析90-92
• 6.4 本章小結(jié)92-94
• 第七章 結(jié)論與展望94-96
• 7.1 結(jié)論94-95
• 7.2 展望95-96
• 參考文獻96-112
• 致謝112-114
• 攻讀學(xué)位期間的科研成果目錄114-116

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本文編號：716483