【摘要】：過渡金屬氧化物具有化學組成復雜、晶體結(jié)構(gòu)特殊、陽離子價態(tài)多樣、在自然界儲量豐富等特點,近年來在鋰離子電池、電催化、燃料電池等能源轉(zhuǎn)換與存儲領域成為新興的研究熱點。在人工模擬酶催化領域,由于具有優(yōu)異的氧化還原特性、良好的電子傳輸能力,過渡金屬氧化物基材料也有著很大的發(fā)展?jié)摿ΑＭǔ?類酶反應的活性與催化劑的表面積密切相關,即催化劑表面積越大,催化活性越高�；谶@種考慮,我們選取了靜電紡絲納米纖維作為類酶催化劑開展本論文的研究。靜電紡絲納米纖維長徑比大、柔韌性好、孔隙率大、易于構(gòu)筑特殊結(jié)構(gòu)與形貌,通過靜電紡絲技術(shù)制備的過渡金屬氧化物基納米材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比表面積大、催化活性高、制備方法簡便易行,是良好的類酶催化材料。本論文中,我們以靜電紡絲技術(shù)為基礎,結(jié)合高溫煅燒、晶格摻雜、電化學沉積等方法,制備了三種過渡金屬氧化物基納米纖維材料,并對其類酶催化性質(zhì)進行研究,主要涉及類過氧化物酶及類氧化物酶方面,并進一步將其應用在過氧化氫、亞硫酸根、抗壞血酸和半胱氨酸的檢測中,三種材料均性質(zhì)良好且檢測限較低。本論文主要分為以下三個部分:(1)利用靜電紡絲、高溫煅燒、結(jié)合晶格摻雜技術(shù)制備了Mo摻雜的Co_3O_4中空納米纖維,對其進行了表征,發(fā)現(xiàn)當摻雜Mo的摩爾分數(shù)小于5%時,Mo全部摻雜進Co_3O_4的晶格,且未改變Co_3O_4的結(jié)構(gòu)。之后,我們研究了不同比例的摻雜對其類過氧化物酶性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)當摻雜Mo的摩爾分數(shù)為2%時,其催化性質(zhì)最好,并最終將其用于生物檢測過氧化氫和半胱氨酸,檢測限分別低至0.57μM和24.2 nM,與同類型的檢測體系相比,檢測限較低,性能良好。此外,該檢測體系還具有良好的選擇性。(2)利用靜電紡絲結(jié)合高溫煅燒技術(shù)制備MnCo_2O_4中空納米纖維,對其進行了表征,證明該雙過渡金屬氧化物中空納米纖維的催化性質(zhì)優(yōu)于對應的單過渡金屬氧化物Co_3O_4和Mn_2O_3納米纖維,研究了不同形貌及不同煅燒溫度對該材料的類氧化物酶性質(zhì)的影響,找到紡絲液濃度和煅燒溫度的最優(yōu)條件,并將性質(zhì)最優(yōu)的MnCo_2O_4中空納米纖維用于檢測亞硫酸根和半胱氨酸,檢測限分別為27.9nM和34.3 nM,與同類型的檢測體系相比檢測限較低,性能良好。并且,該系統(tǒng)的檢測選擇性很高,不受亞硫酸根和半胱氨酸常用環(huán)境下的共存離子的干擾。(3)利用靜電紡絲結(jié)合高溫煅燒技術(shù)制備碳納米纖維(CNFs),將其作為電極,通過電化學沉積及煅燒的方法將MnCo_2O_(4.5)納米片負載在其表面,制備了CNFs/MnCo_2O_(4.5)復合納米纖維,進而對其進行了表征,研究了該材料的類氧化物酶性質(zhì),證明該復合材料的催化性質(zhì)要優(yōu)于單一組分的CNFs和MnCo_2O_(4.5)納米片,考察了不同電化學沉積時間對催化性質(zhì)的影響,并將其用于檢測亞硫酸根和抗壞血酸,檢測限分別為15.9 nM和50 nM,與同類型的檢測體系相比檢測限較低,性能良好。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TQ340.64

【參考文獻】

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1 吳琦;容杰;單志;陳惠;楊婉身;;水溶性有機溶劑對Fe_3O_4磁性納米粒子過氧化物酶樣活性的影響[J];生物工程學報;2009年12期

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本文編號：2634712