核-壳结构TiO_2@Pt复合纳米颗粒修饰的葡萄糖生物传感器

制备了核-壳结构的TiO2@Pt复合纳米颗粒,并修饰于恒电位沉积的普鲁士蓝-壳聚糖(PB-CS)杂化膜表面,以固定葡萄糖氧化酶。由于TiO2@Pt复合纳米颗粒的引入显著增大了传感器的导电性和酶的固载量,同时CS的掺杂,防止了PB的泄露,使得传感器对葡萄糖具有较好的催化作用。该传感器在1.2×10-6~1.1×10-3mol·L-1范围内,响应电流与葡萄糖浓度呈良好的线性,相关系数(r)为0.998 6,检出限(S/N=3)达到4.0×10-7mol·L-1,灵敏度为13.31 mA·mol·L-1·cm-2。对0.3 mmol·L-1的葡萄糖标准溶液连续检测5次,其相对标准偏差为3.8%。     

纳米银的单颗粒-电感耦合等离子质谱法表征及其测定

建立单颗粒-电感耦合等离子体质谱法( SP-ICP-MS)测定稀溶液中纳米银颗粒粒度分布及纳米银颗粒数量浓度的方法。当停留时间为3 ms时,两个或多个纳米银颗粒同时进入检测器的可能性降至最低。采用5倍标准偏差迭代算法(5σ)区分纳米银颗粒信号和背景信号。采用SP-ICP-MS法测定3种商品级纳米银颗粒(30,50和100 nm)粒度分布和纳米颗粒浓度。结果表明：SP-ICP-MS法测定纳米银颗粒结果与纳米银的TEM值相近,可采用SP-ICP-MS法表征纳米银颗粒。本方法测定稀溶液中纳米银颗粒粒度检出限为25 nm,纳米银颗粒浓度检出限约为8×104个/L。将纳米银颗粒加入到自来水样品中并进行测定,获得相近的纳米银粒度分布及纳米颗粒浓度。本方法简单、快捷、灵敏度高,可为研究水环境中纳米银的风险评估提供可靠分析方法,并为饮用水中纳米银的监测提供分析技术。     

石墨烯负载的金属氧化物纳米颗粒的可控制备及催化性能

采用直接浸渍法、过氧化氢均相氧化沉积法和氨水催化水解法制备了石墨烯负载的铁、钴、镍金属氧化物纳米颗粒.研究了三种沉积方法对颗粒尺寸分布的影响;采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱表征了催化剂的形貌与结构.用过氧化氢均相氧化沉淀法可制得粒径分布最均匀的纳米颗粒.过氧化氢的氧化作用可使石墨烯表面的氧化基团含量最大化,为纳米颗粒提供了足够的吸附与成核点.氨水加速了金属离子的水解与成核,导致纳米颗粒的粒径增大与不均.以苯甲醇氧化为探针反应考察了催化剂的性能.催化剂的活性按以下顺序逐渐下降:过氧化氢辅助沉积法>直接浸渍法>氨水催化水解法,与纳米颗粒尺寸增长趋势一致.纳米催化剂颗粒尺寸与其活性的良好关联性显示,发展石墨烯负载尺寸可控的纳米催化剂的方法具有重要意义.     

CeO2(110)负载Au纳米颗粒催化CO+NOx反应的DFT+U研究

通过在位库伦校正的密度泛函理论（DFT+U）方法计算,我们研究了CO和NO_x分子在Au负载CeO₂（110）表面的吸附. 结果表明,CO在Au纳米颗粒的顶位有很强的吸附能,大约为1.2 eV,而NO在Au纳米颗粒上或者Au与CeO₂载体界面处都是弱吸附. 然而,当NO_x在界面处形成N₂O₂二聚体之后,通过断裂末端的N-O键能够有效地被降解. 纵观整个反应过程,第一步CO+N₂O₂的反应遵循了Langmuir-Hinshelwood机理,活化能只有0.4 eV,通过形成ONNOCO的中间物种最终产生N₂O和CO₂. 不同的是,第二步消除N₂O反应遵循了Eley-Rideal碰撞机理,需要相当高的能垒,约为1.8 eV. 通过进一步分析表明,稀土Ce元素独特的电子特性能够使电子从Au上转移并且局域到载体表面的Ce阳离子上,并且有助于形成带负电的N₂O₂分子. 而且Au纳米颗粒有很强的结构流动性,能够促进吸附的CO分子靠近界面处的N₂O₂并与之反应.     

稀土上转换发光纳米探针用于潜指纹中可卡因的检测

结合核酸适配体和稀土掺杂上转换纳米材料的优势,建立了一种潜指纹中外源性物质检测的新方法。Zeta电位、紫外吸收光谱和发光光谱表明核酸适配体成功修饰到上转换颗粒表面而且没有影响颗粒的发光性质。对含有不同量可卡因的指纹进行检测,在指纹中可卡因含量为0.5μg时仍能呈现出较强的发光强度。该方法能够通过潜指纹成像提供光学信号,实现潜指纹中外源性物质的检测,而且适用于不同人和不同基底上指纹的检测,具有简便、检测灵敏度高、适用性广等优点,对身份认证、刑事侦查和医疗诊断有重要意义。     

新型双荧光二氧化硅纳米颗粒的制备

本文采用改良的反相微乳液法制备得到双染料掺杂的二氧化硅荧光纳米颗粒。扫描电镜结果显示,荧光纳米颗粒呈球形,平均粒径约为90nm。利用荧光光谱及共聚焦荧光显微镜对该纳米颗粒的光学性能进行表征,结果发现其可同时发出红、绿双色荧光,这为进一步制备具有更多种荧光信号的硅纳米颗粒提供基础。同时,由于硅纳米颗粒生物相容性好,易功能化的特点,使得该新型硅纳米荧光颗粒在生物标记及生物成像的多组分分析中具有潜在的应用。     

基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建DNA电化学生物传感技术

本文构建了一种基于纳米粒子、茎环DNA和丝网印刷电极(SPCE)的电化学生物传感技术用于乳腺癌基因的快速、灵敏检测。该传感技术中,探针DNA的两端分别标记了巯基和生物素,巯基用于与金纳米粒子(AuNPs)作用,生物素用于与磁性纳米颗粒(MNPs)表面修饰的链酶亲和素作用以达到富集的目的,之后利用SPCE进行电化学检测。无目标DNA存在时,双标记DNA保持茎环结构,使得生物素分子很难和MNPs上的亲和素接触。一旦加入目标DNA,茎环结构打开,生物素得以与MNPs上的链霉亲和素发生特异性结合,形成的复合物(MNPs-DNA-AuNPs)通过磁性富集到SPCE表面,从而获得AuNPs的电化学信号。该DNA电化学生物传感对单碱基错配有良好的分辨能力,完全互补DNA的检出限为8.0×10-13 mol/L。     

TiO_2/12-磷钨杂多酸/金复合纳米材料的制备及电化学性能

采用水热法制备TiO2纳米管(TNTs),然后以12-磷钨杂多酸(PTA)作为交联剂,运用光催化方法在TiO2纳米管表面负载金纳米颗粒(GNPs),从而得到新型复合纳米材料——TNTs-PTA-GNPs;借助傅立叶变换红外光谱仪,X射线衍射仪和透射电子显微镜分析了新型复合纳米材料的结构及形貌,并利用循环伏安法测试了其电化学性能.结果表明,GNPs均匀分布在TNTs表面,从而大幅度改善纳米材料的导电性;但复合纳米材料中无游离的金纳米颗粒.与此同时,TNTs-PTA-GNPs纳米材料具有良好的生物相容性,且可促进酶与电极之间的直接电子转移.     

基于正电荷和光热协同效应的新型半导体聚合物纳米抗菌材料

由于抗生素的不当使用和细菌多药耐药的出现, 迫切需要开发新的抗菌剂. 本文制备了具有光热转换性能的正电荷半导体高分子材料及具有协同抗菌活性的半导体聚合物纳米粒子(SP-PPh₃ NPs). SP-PPh₃ NPs的光热转化效率为43.8%. 带正电荷的SP-PPh₃ NPs可以附着在细菌上, 有助于将热量有效传递给细菌. 在热和正电荷的协同作用下, SP-PPh₃ NPs对革兰氏阴性大肠杆菌(E. coli)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S. aureus)均具有抗菌活性, 其对二者的体外抑菌率分别为99.9%和98.6%. 此外, SP-PPh₃ NPs具有良好的生物相容性, 对小鼠的主要器官几乎无副作用. 对细菌感染的小鼠皮肤伤口用SP-PPh₃ NPs治疗12 d后, 伤口可以很好地愈合.