基于CdS纳米颗粒和HRP-AuNPs-apt的卡那霉素电化学发光适配体传感器研究

为了建立高灵敏度检测卡那霉素(Kana)的方法,本论文用一步水热法制备了具有优良电化学发光(ECL)性能的花瓣状硫化镉纳米颗粒,在玻碳电极(GCE)表面修饰硫化镉纳米颗粒和金纳米粒子(AuNPs)。以辣根过氧化物-金纳米粒子-适配体复合物(HRP-AuNPs-apt)作为信号探针分子放大电化学发光信号。卡那霉素适配体的互补链(cDNA)通过金硫键连接到修饰在电极表面的AuNPs上,通过cDNA与复合物中Kana适配体的杂交反应制备ECL适配体传感器HRP-AuNPs-apt/cDNA/AuNPs/CdS/CS/GCE。过氧化氢作为ECL共反应剂,在HRP的催化作用下而被消耗,致使ECL信号减小。采用直接竞争模式,反应完成后,空白溶液中的ECL强度I_0与Kana溶液ECL强度I_p的差值ΔI(=I_p-I_0)作为ECL信号,ΔI随着Kana浓度的增大而增大。ΔI与游离的Kana浓度的对数在0.001到100μg·L~(-1)Kana浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为0.5 ng·L~(-1)。该ECL适配体传感器对Kana的检测具有较高灵敏性和选择性。~(-1)     

氧化石墨烯/硒化镉修饰电极电化学发光法测定铅(Ⅱ)

将氧化石墨烯(GO)和CdSe复合物修饰到金电极表面,得到了GO/CdSe修饰电极,研究了其电化学发光性质。结果表明,在强碱性溶液中,GO/CdSe修饰电极在鲁米诺溶液中会产生明显的电化学发光信号,而Pb~(2+)对该体系的电化学发光信号有较强的增敏作用,据此建立了检测Pb~(2+)的新方法。考察了GO/CdSe复合物的比例、缓冲溶液的pH、静置时间等条件对ECL强度的影响。在优化的实验条件下,Pb~(2+)浓度在1.0×10-11~1.0×10-7mol/L范围内与相对ECL强度呈现良好的线性关系。检测限(S/N=3)为3.3×10~(-12)mol/L,并用于人工湖水样中Pb~(2+)的测定。     

Z-机制g-C3N4/Bi/BiOBr异质结光催化剂制备及其可见光降解甲醛气体研究

通过将BiOBr纳米片与g-C₃N₄复合,然后原位还原,合成了具有纳米花状结构的三元异质结光催化剂g-C₃N₄/Bi/BiOBr.对g-C₃N₄/Bi/BiOBr的结构、形貌、元素价态和光学性能等进行了表征和研究.评估了g-C₃N₄/Bi/BiOBr对气体甲醛的光催化降解活性. g-C₃N₄/Bi/BiOBr在可见光照射下降解甲醛的活性与g-C₃N₄、 BiOBr单体和g-C₃N₄/BiOBr二元复合物相比显著提高. 20%-g-C₃N₄/Bi/BiOBr复合物可以在60 min内(λ> 400 nm)降解80%的气态甲醛(初始浓度0.16 mg·L^-1).     

BiOI/g-C3N4修饰电极伏安法检测磺胺甲噁唑

通过热聚合法高温煅烧尿素得到g-C₃N₄纳米片,再以溶剂热法得到Bi OI/g-C₃N₄复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)等手段对Bi OI/g-C₃N₄纳米复合材料的微观结构和形貌进行了表征。通过滴涂法将Bi OI/g-C₃N₄复合材料修饰在玻碳电极(GCE)表面,构建了用于快速检测磺胺甲噁唑(SMX)的电化学传感平台,通过循环伏安(CV)和差分脉冲伏安(DPV)技术对SMX进行电化学分析,峰值电流随SMX浓度呈线性增加,线性范围为5～1000μmol/L,检出限为0.025μmol/L。采用加标回收法测定自来水样品中的SMX,加标回收率为90.0%～103.4%。     

Au/N-g-C3N4复合材料的制备及其可见光催化产氢性能

首先以尿素和柠檬酸作为前驱体,通过热处理工艺合成N掺杂的g-C₃N₄(N-g-C₃N₄),然后利用化学还原的方法将Au沉积到N-g-C₃N₄表面,形成Au修饰的N掺杂的g-C₃N₄复合光催化材料(Au/N-g-C₃N₄)。通过XRD、XPS、TEM、UV-Vis和光电流测试对其进行了表征,与同等条件下制备的N-g-C₃N₄和g-C₃N₄相比,Au/N-g-C₃N₄具有更强的光吸收性能和更大的光电流。同时对材料的可见光产氢性能进行了研究,结果发现：当Au含量为1%时,复合材料呈现最佳的光催化产氢性能,其产氢速率为974μmol·g^-1·h ^-1,为N-g-C₃N₄     

二维纳米材料g-C3N4在电化学发光中的应用研究

电化学发光(ECL)兼备电化学和化学发光的特点,灵敏度高、线性范围宽、背景干扰小,得到了广大分析科学研究者的关注;传统的ECL材料虽然发光效率高,但仍存在价格昂贵、负载量低等缺点。g-C₃N₄是一种不含金属的半导体纳米材料,主要以三嗪环或七嗪环为基本结构单元,通过层间的范德华力以及层内的C—N共价键结合,构成类石墨的二维层状结构,具有性质稳定、能带结构独特、生物兼容性好、环保无毒、易于功能化、原料价廉、制备过程简单等优点。自2012年g-C₃N₄首次被发现具备ECL的性能,至今已被广泛应用到ECL中。本文根据ECL的发光机理、传感器的作用效果、传感的信号类型以及不同的检测对象进行了分类,综述了近年来g-C₃N₄在ECL传感器构建中的研究进展,并阐述了g-C₃N₄在ECL发展中存在的挑战和前景。     

B3N3H6…CO复合物中弱相互作用竞争的理论研究

本文在MP2/aug-cc-pVTZ水平下对一氧化碳(CO)和环硼氮烷(B₃N₃H₆)之间的弱相互作用进行理论研究，得到6种稳定的B₃N₃H₆…CO复合物结构。B₃N₃H₆…CO复合物中存在N—H…C/O氢键以及π…π、lp…π相互作用，其中含N—H…C氢键复合物的相互作用能(ΔE)最大，为-1.42 kcal·mol^-1。系统的理论计算结果表明π…π相互作用和N—H…C/O氢键可以成功地与lp…π相互作用竞争。取代基效应结果显示，B₃N₃X₃H₃(X=-NH₂)…CO、B₃N₃H₆…CO、B₃N₃X₃H₃(X...     

凹凸棒土/g-C3N4-Pt/聚苯胺复合材料的制备及其可见光催化性能

石墨氮化碳(g?C₃N₄)是一种窄带隙的n型半导体材料,具有可见光降解有机污染物能力;凹凸棒土(ATP)具有很强的表面活性和吸附能力,可作为催化剂的载体。我们以g?C₃N₄和ATP杂化材料(ATP/g?C₃N₄)为基础,通过简单的化学还原法将纳米Pt颗粒沉积到ATP/g?C₃N₄表面,随后利用纳米金属Pt颗粒催化苯胺无电聚合,促使聚苯胺(PANI)在ATP/g?C₃N₄表面或孔道中原位生成,获得ATP/g?C₃N₄?Pt/PANI复合材料。以阴离子染料甲基橙(MO)为模型体系,考察了复合材料的可见光催化性能。研究表明,共轭结构的PANI和g?C₃N₄在复合材料中保持完好,说明其具有良好的兼容性。由于多组分材料之间的协同效应,使得ATP/g?C₃N₄?Pt/PANI纳米复合材料具有卓越的光催化性能。可见光光照80 min后,对20 mg·L^-1 MO溶液的降解率达96.3%,而且循环5次后,其降解率仍保持在93.5%。     

原位制备具有增强光催化活性的S型Bi2Se3/g-C3N4光催化剂

光催化氧化是一种应用前景良好的环境治理技术.与絮凝、物理吸附和化学氧化等常见的方法相比,光催化氧化具有环境友好、氧化完全、方便和廉价等优势.特别是可见光光催化氧化,可利用太阳能中占比最高的可见光,在应用中更具优势.因而,探索可见光响应性能优异的光催化剂一直是光催化氧化领域的一个重要研究内容.硒化铋(Bi₂Se₃)是一种带隙(带隙宽度在0.3~1.3 e V)非常窄的半导体,能吸收全部波长范围的可见光和近红外光.此外,Bi₂Se₃还具有独特的金属表面态,其表面具有良好的导电性.这些特性使其在可见光光催化氧化领域具有很大的应用潜力.然而,由于Bi₂Se₃价带位置高,氧化能力很弱,其价带上的空穴在光催化反应中难以被消耗,导致空穴大量累积,并迅速与光生电子复合,大幅降低了Bi₂Se₃的光催化性能.因此,一直以来,Bi₂Se₃很少被用于光催化反应.如何充分利用Bi₂Se₃的光响应优势,制备出性能优异的光催化剂,仍是具有挑战性和吸引力的研究方向.本文采用预先制备的Bi2O3/g-C₃N₄复合物作为前驱体,通过原位转化的方法,将前驱体置于热的Se蒸汽中,使前驱体上的Bi2O3与Se蒸汽反应,完全转化为Bi₂Se₃纳米颗粒,从而制得Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合光催化剂(Bi₂Se₃含量约为4 wt%).透射电镜结果表明,所形成的Bi₂Se₃纳米颗粒较均匀地分布在g-C₃N₄表面.表面功函数分析发现,Bi₂Se₃与g-C₃N₄结合后,它们的费米能级分别由原来的-0.55和-0.18 e V变为平衡时的-0.22 e V,可形成指向g-C₃N₄的内建电场,有利于形成梯型(S型)异质结.在此基础上,能级位移、荧光分析、结构计算和反应自由基测试等结果表明,Bi₂Se₃和g-C₃N₄之间形成了S型异质结.在可见光光催化降解苯酚的实验中,所制备的Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合物的光催化活性明显优于单一的Bi₂Se₃和g-C₃N₄.结合比表面、孔结构、光吸收和荧光等对比分析,认为Bi₂Se₃/g-C₃N₄的这种S型异质结构在其光催化活性增强中起到了关键作用.在光照条件下,其g-C₃N₄导带中光生电子向Bi₂Se₃的价带迁移,并与光生空穴复合,从而使Bi₂Se₃导带上可保留更多的高活性光生电子参与光催化反应,由此Bi₂Se₃/g-C₃N₄的光催化活性增强.循环性能测试和光还原实验结果表明,所制备的Bi₂Se₃/g-C₃N₄复合光催化剂具有良好的稳定性.本文工作为高可见光吸收的光催化剂制备和性能增强提供了新途径和新视野.     

大尺寸石墨烯量子点组装体的制备及电化学发光性能

对氧化石墨烯纳米材料进行HNO₃氧化处理, 制备了水溶性好且具有强电化学发光(ECL)活性的大尺寸石墨烯量子点组装体(Large-sized graphene quantum dot assemblies, LSGQD-NAs). 利用透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等方法对其进行了表征, 结果表明, 石墨烯量子点组装体的平均高度为20 nm, 且富含大量的羟基和羧基. 电化学测试结果显示, 在共反应物K₂S₂O₈存在下, LSGQD-NAs在阴极产生很强的ECL(峰值约在685 nm); 并推测了其ECL反应机理, 发现LSGQD-NAs容易通过中心未氧化的石墨烯π-π作用于GC电极表面进行组装修饰. 本研究为基于石墨烯量子点ECL传感器的研究提供了新方法.     

钼酸锰/氮化碳纳米复合材料修饰电极检测甲硝唑

采用水热法制备了钼酸锰/氮化碳纳米复合材料(MnMoO₄/g-C₃N₄),通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等表征了复合材料的表面形貌特征及其结构。利用滴涂法将MnMoO₄/g-C₃N₄修饰于玻碳电极(GCE)表面,构建了检测甲硝唑(MNZ)的电化学传感器。采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了MnMoO₄/g-C₃N₄/GCE电极的电化学行为,考察了pH值和扫描速率等参数对电流响应的影响。在优化条件下,此修饰电极检测MNZ的线性范围为0.5～2400μmol/L,检出限(LOD, 3σ/k)为1.33 nmol/L,并具有良好的选择性、稳定性和重现性。将此传感器用于检测鸡蛋和牛奶中的MNZ,加标回收率分别在97.7%～103.7%和96.9%～102.4%之间,相对标准偏差(RSD)为1.1%～2.2%,表明所制备的MnMoO     

Ⅱ型TiO2/g-C3N4异质结的构筑促进高效光催化U(Ⅵ)还原

采用水热法将TiO₂纳米片修饰在中空管状g-C₃N₄上制备了TiO₂/g-C₃N₄(T-CN)复合催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光电流响应等对其形貌、结构和光物理性能进行了表征。结果表明,TiO₂纳米片均匀地分散在中空管状g-C₃N₄表面,两者紧密结合形成异质结。TiO₂与g-C₃N₄的质量比为20%时制得的T-CN-20复合催化剂在60 min内对U的去除率为85.64%,是纯相g-C₃N₄的6.7倍。在10倍高浓度阳离子共存条件下的去除率仍大于69.8%,且具有优良的结构稳定性。对光催化产物分析可知,T-CN将U还原为难溶的U(63.68%)以去除铀,可有效解决含铀核废水中的U污染问题。根据能带理论分...     

C/g-C3N4/MoS2复合材料的制备及光催化性能

首先以尿素和葡萄糖为前驱体,通过热缩合方法制备了C/g-C₃N₄,然后利用溶剂热法合成C/g-C₃N₄/MoS₂三元复合材料。通过不同的手段对其进行了表征,结果表明,与C/g-C₃N₄相比,该三元复合材料不仅具有更强的光吸收性能和更大的表面积,而且更有利于电子的转移。同时对其可见光催化降解甲基橙性能进行研究,结果发现,C/g-C₃N₄/MoS₂-2.0%复合材料(含有质量分数为2.0%的MoS₂)表现出最高的反应速率常数(0.0086 min^-1),分别为g-C₃N₄/MoS₂-2.0%(0.0015 min^-1)和C/g-C₃N₄(0.0036min^-1)的5.7倍和2.3倍。     

离子液体中水热合成Pt-Pd/MWCNTs和Pd/MWCNTs催化剂

采用水热合成法, 以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(C₆H₁₁BF₄N₂, EMIBF₄)为溶剂制备了Pt-Pd/MWCNTs(Multi-walled carbon nanotubes)和Pd/MWCNTs催化剂. X射线衍射(XRD)和X射线能量散射谱(EDS)测试证明了Pt-Pd合金和Pd纳米颗粒在MWCNTs的表面生成. 透射电子显微镜(TEM)照片不仅证明了在MWCNTs表面Pt-Pd, Pd纳米颗粒的生成, 而且还表明样品颗粒的平均粒径约为4 nm. 循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表明, 在碱性环境下, 乙醇在Pt-Pd/MWCNTs和Pd/MWCNTs修饰的玻碳(GC)电极上均能发生氧化反应, 与Pd/MWCNTs修饰的电极相比, 在Pt-Pd/MWCNTs上乙醇的起峰电位负移了大约200 mV, 且具有更高的氧化峰电流值.     

三维磁性复合材料ZnFe2O4/g-C3N4/rGO@Ag的制备及高效光催化降解罗丹明B的研究

光催化降解有机染料被认为是目前解决染料污染问题的一种理想策略。首先以三聚氰胺、氧化石墨烯(GO)和中空ZnFe₂O₄为前驱体通过热处理来构建3D结构ZnFe₂O₄/g-C₃N₄/rGO骨架;然后将银(Ag)作为助催化剂固定在ZnFe₂O₄/g-C₃N₄/rGO骨架上,制备了3D结构ZnFe₂O₄/g-C₃N₄/rGO@Ag复合光催化剂。并采用傅里叶变换红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对材料的结构、形貌与化学组成进行了表征。结果表明,ZnFe₂O₄/g-C₃N₄/rGO@Ag复合催化剂在可见光的照射下对罗丹明B (RhB)的降解活性显著增强,在可见光照射下20...     

碳纳米管电极上辣根过氧化物酶的直接电化学

制备了碳纳米管修饰玻碳电极(CNT/GC).将辣根过氧化物酶(HRP)固定在CNT/GC电极表面,形成HRP-CNT/GC电极.研究了HRP的直接电子转移.实验结果表明,HRP在CNT/GC电极表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,其循环伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰;式量电位E^0'几乎不随扫速(至少在20～100 mV/s的扫速范围内)而变化,其平均值为(-0.319±0.002) V (vs. SCE, pH 6.9); HRP在CNT/GC电极表面直接电子转移的速率常数为(2.07±0.56) s^-1;式量电位E^0'与溶液pH 的关系表明HRP的直接电化学是(1e+1H⁺)的电极过程.进一步的实验结果显示,固定在CNT/GC电极表面的HRP能保持其对H₂O₂还原的生物电催化活性,而且能快速地响应H₂O₂浓度的变化.本文制备碳纳米管修饰电极和固定酶的方法具有简单和易于操作等优点,可用于获得其它生物氧化还原蛋白质和酶的直接电子转移.     

聚咪唑/氮化碳新型纳米复合材料修饰电极对尿酸、黄嘌呤和次黄嘌呤的同时检测

以三聚氰胺为原料, 采用热聚合法合成了类石墨烯状二维片状氮化碳(g-C₃N₄)纳米材料; 通过电沉积和高电位氧化的方法制得氧化聚咪唑(PImox)/g-C₃N₄修饰电极(PImox/g-C₃N₄/GCE). 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)对g-C₃N₄纳米材料进行了表征; 通过循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)考察了尿酸(UA)、 黄嘌呤(XA)和次黄嘌呤(HX)在该电极上的电化学行为. 结果表明, UA, XA和HX的检测线性范围分别为2.0~216.0, 5.0~542.0和5.0~778.0 μmol/L; 检出限分别为0.17, 0.30和0.30 μmol/L. 将该修饰电极用于实际样品(血清和尿液)中UA, XA和HX的同时测定, 加标回收率为98.4%~105.2%.     

基于Au-MoS2和hemin的双酚A电化学适配体传感器研究

本文基于双酚A(BPA)与其适配体互补链(cDNA)对适配体的竞争结合作用构建了检测BPA的电化学传感器。制备了金纳米粒子与二硫化钼的纳米复合物(Au-MoS_2),并将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,制得修饰电极Au-MoS_2/GCE。通过巯基修饰的cDNA与适配体的杂交反应,生成双链DNA(dsDNA),利用其中cDNA的巯基在金纳米粒子表面生成Au-S键的化学吸附作用,将dsDNA修饰到电极表面。利用具有卟啉平面结构的氯化血红素(hemin)在dsDNA沟槽中的嵌插作用,制得电化学传感器Hemin-dsDNA/Au-MoS_2/GCE。基于hemin对于H_2O_2和对苯二酚(HQ)的化学反应的电催化作用,建立了差分脉冲伏安法(DPV)测定BPA的分析方法,由于BPA与适配体结合的亲和性较强,在一定实验条件下,溶液中BPA浓度越高,导致更多的hemin从电极表面脱落,结果表明,在优化的实验条件下,DPV峰电流值与BPA浓度在1.0 nmol·L~(-1)至10.0μmol·L~(-1)的范围内呈线性关系,检测限为0.8 nmol·L~(-1)。本文还考察了传感器的稳定性与选择性,并将其用于实际样品中BPA的检测,结果满意。     

亚甲基蓝嵌入的供体受体型g-C3N4纳米片光催化剂用于产H2(英文)

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种优异的产H₂光催化剂,但是其存在载流子分离效率低、光吸收能力较差和比表面积小的问题。本研究通过对二氰二胺和亚甲基蓝(MB)进行热共聚合,结合后续热剥离策略,成功合成了一种新型分子内供体-受体(D-A)结构g-C₃N₄纳米片光催化剂。实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明,将亚甲基蓝掺入g-C₃N₄框架中扩大了光吸收范围,促进了载流子的分离。此外,热剥离增加了催化剂的比表面积且进一步促进了载流子的分离。因此,D-A结构g-C₃N₄纳米片显示出大幅提升的光催化产氢活性(2275.6μmol·h^-1·g^-1),分别是块状g-C₃N₄、D-A结构g-C₃N₄、g-C₃N₄纳米片的5.30,2...     

类金属WO2/g-C3N4复合光催化剂的构造及其优异的光催化性能(英文)

随着化石燃料快速消耗和环境污染日益严峻,高效光催化产氢技术作为最有前景的绿色能源技术之一而备受关注.作为典型的2D纳米片,g-C₃N₄具有很多适合应用在光催化领域的特性,如可见光效应、大比表面积和环境友好等,但单一g-C₃N₄的载流子复合率高,光催化性能不佳.研究者尝试负载贵金属(如Pt,Ag,Au等),利用贵金属功函数较高,可以快速捕获g-C₃N₄表面的光生电子,从而有效抑制光生载流子的复合;但其成本较高,限制了该技术的产业化.目前类金属材料(MoO₂,NbO₂,WO₂等)不仅表现出类似贵金属的特性,且价格低廉,有望替代贵金属.因此,引入类金属助催化剂是实现高载流子浓度和宽光谱照射下强光子吸收的好方法.本文设计并制备了类金属WO₂/g-C₃N₄纳米复合物,其表现出了较好的光催化性能:在可见光照射2h,4 wt%WO_...