聚多巴胺球支撑银纳米粒子制备无酶过氧化氢生物传感器

近年来,以聚多巴胺球支撑的纳米复合材料越来越受到人们的关注。聚多巴胺球有表面功能化基团如—OH、—NH_2等,决定了聚多巴胺球可以充当多种纳米复合材料的活性载体。利用聚多巴胺良好的还原性制备并负载银纳米粒子于聚多巴胺球表面,制备出的新型复合材料银纳米粒子-聚多巴胺球(以下简写为Ag@pdop)。Au修饰电极和银纳米粒子对过氧化氢的还原反应均具有很好的催化性能,利用两者特点将其复合制备修饰电极实现对H2O2的无酶传感,检测灵敏度达到了14.7μA/(mmol·L-1),检出限可达11.8μmol/L,线性范围0.2~6.0mmol/L,检测结果及抗干扰能力均令人满意。     

聚多巴胺球支撑银纳米粒子制备无酶过氧化氢生物传感器

近年来,以聚多巴胺球支撑的纳米复合材料越来越受到人们的关注。聚多巴胺球有表面功能化基团如—OH、—NH_2等,决定了聚多巴胺球可以充当多种纳米复合材料的活性载体。利用聚多巴胺良好的还原性制备并负载银纳米粒子于聚多巴胺球表面,制备出的新型复合材料银纳米粒子-聚多巴胺球(以下简写为Ag@pdop)。Au修饰电极和银纳米粒子对过氧化氢的还原反应均具有很好的催化性能,利用两者特点将其复合制备修饰电极实现对H2O2的无酶传感,检测灵敏度达到了14.7μA/(mmol·L-1),检出限可达11.8μmol/L,线性范围0.2~6.0mmol/L,检测结果及抗干扰能力均令人满意。     

酶功能化聚多巴胺包覆纳米普鲁士蓝的制备及电化学分析应用

在纳米金表面原位沉积普鲁士蓝,然后在核壳结构纳米金-普鲁士蓝的表面包覆一层易氧化聚合的多巴胺保护膜,利用多巴胺聚合表面残留的大量氨基和羟基进一步将纳米铂粒子修饰于聚多巴胺膜表面制得普鲁士蓝-聚多巴胺-纳米铂多层纳米复合材料。将此复合材料修饰于金电极表面,协同使用辣根过氧化物酶用于H_2O_2浓度的检测。结果表明:聚多巴胺的引入有效增加了普鲁士蓝的稳定性,增大了纳米铂的负载量以及辣根过氧化物酶的生物活性;由于普鲁士蓝、纳米铂和辣根过氧化物酶的多重信号放大作用,酶功能化纳米复合材料修饰电极对H_2O_2表现出良好的电还原活性。优化条件下,对H_2O_2的检测范围为2.0×10~(-7)~1.0×10~(-3)mol·L~(-1),检出限(S/N=3)为1.2×10~(-7)mol·L~(-1)。     

聚多巴胺修饰金纳米花的可控制备及在光热治疗中的应用

采用无模板法制备了金纳米花, 其形状与粒径大小可以通过改变反应温度和还原剂抗坏血酸的用量来调控; 然后, 通过多巴胺的表面原位聚合反应制备了聚多巴胺修饰的金纳米花, 以提高其在近红外区的吸收能力及生物相容性. 采用透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和纳米粒度/Zeta电位仪等对金纳米花和聚多巴胺修饰金纳米花的形态、 粒径和光学特性进行了表征; 通过傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)分析证明聚多巴胺修饰成功; X射线衍射(XRD)分析结果表明, 聚多巴胺修饰前后金纳米花的晶体结构未变; 最后, 采用噻唑蓝(MTT)法体外评价了聚多巴胺修饰金纳米花的细胞毒性. 研究结果表明, 反应温度越低, 金纳米花表面分支结构越丰富, 以0 ℃为最佳反应温度; 还原剂抗血酸的用量越高, 金纳米花粒径越小; 金纳米花粒径在60~100 nm范围内可调, 最大吸收波长为575~650 nm. 经聚多巴胺修饰后, 金纳米花的最大吸收波长发生了显著红移(>80 nm), 近红外区的吸收范围显著扩大. 通过调控多巴胺溶液浓度, 可将金纳米花表面聚多巴胺层的厚度控制在8~14 nm. 在808 nm激光辐照下, 聚多巴胺修饰金纳米花溶液可迅速升温至57 ℃. 此外, 细胞实验结果表明, 聚多巴胺修饰后金纳米花的细胞毒性更低. 用其对HeLa肿瘤细胞进行光热治疗后, 细胞存活率仅为10%. 因此, 聚多巴胺修饰金纳米花作为光热试剂在肿瘤治疗领域具有潜在的应用前景.     

1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片负载氧化亚铜催化二氧化碳电还原制乙烯

电催化还原二氧化碳制备乙烯是备受关注的热点问题,高效催化剂的制备是决定乙烯产率的关键因素。本文在1-辛基-3-甲基咪唑氯的水溶液(OmimCl : H₂O = 1 : 5,体积比)中通过电剥离石墨棒制备了1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片(ILGS),在水溶液中负载氧化亚铜后得到氧化亚铜/1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片复合材料(Cu₂O/ILGS),通过透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和X射线衍射对其组成和结构进行了系统研究,发现ILGS由多层石墨烯组成,表面富含缺陷。这些缺陷被1-辛基-3-甲基咪唑通过共价键修饰,形成类似鸟巢状的微结构,平均直径5 nm的Cu₂O纳米颗粒在石墨片表面均匀分散。在0.1 mol∙L⁻¹碳酸氢钾水溶液中,研究了Cu₂O/ILGS在不同电压下催化CO₂电还原的性能。结果表明,Cu₂O是主要活性中心并在CO₂还原过程中被逐渐还原成铜,导致产物的法拉第效率随着反应时间而变,在−1.3 V (vs RHE)电压下,乙烯的法拉第效率最高达到14.8%,其性能归因于Cu₂O/ILGS复合材料中的鸟巢状微结构对Cu₂O纳米颗粒的稳定作用。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳酸钙纳米复合材料的制备和表征

以聚乙二醇磷酸酯1000为表面处理剂, 采用碳化法合成了方解石型碳酸钙纳米粒子, 进一步制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳酸钙纳米复合材料. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR), 场发射扫描电子显微镜(FESEM)和热重分析(TGA)对样品进行了分析. 结果表明, 聚乙二醇磷酸酯1000成功地修饰到碳酸钙的表面, 并得到平均直径为60 nm, 形貌为立方体的纳米碳酸钙晶体. 与碳酸钙(空白)样品相比, 表面处理碳酸钙的复合材料表现出更好的分散性和热稳定性. 采用Friedman方法计算了复合材料热分解的活化能. 聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯/空白碳酸钙和聚对苯二甲酸乙二醇酯/表面处理碳酸钙的活化能分别为200.58, 214.86和219.50 kJ/mol, 进一步说明了表面处理碳酸钙更好地改善了聚对苯二甲酸乙二醇酯的热稳定性.     

锂离子电池Si@void@C复合材料的制备及其电化学性能

以纳米Si颗粒为核心,正硅酸四乙酯(TEOS)为SiO_2源,采用Stober法在Si表面包覆一层SiO_2,再以多巴胺为碳源,通过碳化处理将SiO_2表面的聚多巴胺层转化成碳层。最后,用HF刻蚀SiO_2并留下空隙,得到Si@void@C复合纳米颗粒。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和恒流充放电测试对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,在0.1 A·g~(-1)电流密度下,Si@void@C负极材料充放电循环100次后充电比容量仍然有1 319.5 mAh·g~(-1),容量保持率为78.4%,表现出优异的电化学性能。     

CdS/TiO_2复合纳米网的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法和连续离子层吸附方法,制备出高催化活性的CdS/TiO_2复合纳米材料并研究其催化活性。制得的CdS纳米粒子未堵塞管口并均匀地分布在TiO_2纳米网上。相对于未修饰的TiO_2纳米网,CdS/TiO_2复合催化剂大大改善了TiO_2对光的吸收并表现出更高的光催化活性。在光照120min后,CdS/TiO_2复合纳米材料对亚甲基蓝的降解率为98.3%,远高于未修饰的TiO_2纳米网的71.3%。此外,通过光电流实验可知,当沉积CdS圈数为15圈时,CdS/TiO_2复合纳米材料的光电流最强。复合材料表现出比TiO_2更高的光催化活性可能是因为CdS是一个窄带隙的半导体,可增强TiO_2对可见光的吸收以及降低空穴和电子对的复合率。     

氧化锆湿凝胶中乙酰丙酮配体的脱除机理及气凝胶复合材料的制备

利用正硅酸四甲酯、 正硅酸四乙酯、 硼酸三乙酯浸泡聚乙酰丙酮合锆湿凝胶, 通过红外光谱(IR)、 元素分析(EA)、 X射线光电子能谱(XPS)和色谱-质谱联用(GC-MS) 等技术证实了有机硅(硼)烷浸泡湿凝胶可加速乙酰丙酮配体的脱除, 并推断了相关反应机理. 利用正硅酸四甲酯浸泡聚乙酰丙酮合锆湿凝胶显著强化了 凝胶骨架, 通过低成本干燥技术可以获得纳米多孔、 高比表面积的ZrO₂气凝胶. 在石英纤维增强的ZrO₂气凝胶复合材料中, 纤维骨架进一步阻止了干燥收缩, 微波干燥即可获得超轻质石英纤维/二氧化锆气凝胶复合材料(SFZA), 稳态平板测试结果表明, 其在1000 ℃下的导热系数最低可至0.042 W?m^-1?K^-1, 1200 ℃下导热系数最低可至0.063 W?m^-1?K^-1.     

叶酸对磁性Fe_3O_4纳米粒子的表面修饰

以FeCl3·6H2O作为单一铁源,1,6-己二胺作为胺化试剂,利用无模板的溶剂热方法制备了胺基功能化的磁性Fe3O4纳米粒子,并利用其键合叶酸分子,制备出表面修饰了叶酸的磁性Fe3O4复合纳米粒子。利用傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪、透射电镜、差热-热重分析仪和振动样品磁强计对所得纳米粒子的形貌、粒径、化学组成和磁性能进行了表征。结果表明,叶酸分子通过化学键牢固键合在磁性纳米Fe3O4粒子表面,叶酸修饰的复合纳米粒子仍然具有良好的磁性能。     

立方体纳米氧化亚铜反应动力学的理论及实验研究

为了探究纳米多相反应过程的动力学行为,本文通过液相还原法可控合成了粒度为55 nm的立方体氧化亚铜（Cu₂O）。基于纳米与块体Cu₂O的区别,采用原位微量热技术获取Cu₂O体系与HNO₃反应过程的热动力学精细信息,结合热动力学原理及动力学过渡态理论计算得到Cu₂O反应动力学参数,并建立立方体动力学模型讨论并佐证动力学实验结果。结果表明,纳米Cu₂O的反应速率常数大于块体,而表观活化能、指前因子、活化焓、活化熵和活化Gibbs自由能均小于块体;随着温度的升高,纳米Cu₂O的反应速率常数和活化Gibbs自由能均增大。动力学模型表明影响反应动力学参数的主要因素为：偏摩尔表面焓影响表观活化能,偏摩尔表面熵影响指前因子,偏摩尔表面Gibbs自由能影响反应速率常数。本文为纳米材料多相反应动力学参数的获取和分析应用提供了一种普适的理论模型和实验方法。     

聚吡咯包裹WO3-x纳米粒子的制备及光动力光热和杀菌性能

利用氯化钨和吡咯等原料通过溶剂热法和原位还原制备了聚吡咯包裹的WO_3-x纳米粒子。用扫描电镜和红外光谱表征了复合材料,通过单线态氧生成能力、光热测试和体外杀菌实验,对比了聚吡咯包裹前后WO_3-x纳米粒子的光动力光热和杀菌性能。结果表明,得到的聚吡咯包裹的WO_3-x纳米粒子复合材料在808 nm照射下具有较好的单线态氧生成能力及光热性能。体外杀菌实验证明了其对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有优秀的杀菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率分别为99.89%和99.71%。     

超疏水磁性Fe3O4/聚多巴胺复合纳米颗粒及其油/水分离

借助于多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成聚多巴胺薄膜制备出Fe3O4/聚多巴胺(Fe3O4/PD)复合纳米颗粒,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪对样品的形貌、结构及成分进行分析.所制备的颗粒经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷化学修饰后表现出超疏水性.有趣的是,超疏水性的Fe3O4/PD纳米颗粒包裹在水滴表面能形成磁性液珠,该液珠(4μL)在亲水性玻璃表面上的接触角高达164°、滚动角为8°.这些磁性液珠具有良好的机械稳定性和强度,同时研究了外部磁场驱动液珠在平面、曲面、油相中运动.结果表明,磁性液珠能够有效应用于操作微流体装置中的液体输送.水滴在Fe3O4/PD纳米颗粒构成表面的接触角超过150°,而油滴则接近0°,因此,在磁场存在下,这些颗粒能用于吸收油水混合物中的油滴而实现油水分离.此外,回收的Fe3O4/PD纳米颗粒保持着超疏水性且能再次利用.     

聚多巴胺-阿霉素纳米颗粒对癌细胞的化疗-光热治疗协同作用

通过在水相中加入乙醇和氨水, 将单分子多巴胺聚合成具有良好光热转换能力的聚多巴胺纳米颗粒(PDA), 并利用π-π作用与共价键作用, 将抗癌药物阿霉素(Dox)负载到聚多巴胺纳米颗粒的表面, 制备了聚多巴胺纳米颗粒负载阿霉素(PDA-Dox), 研究了PDA-Dox的药物缓释性能. 结果发现, PDA-Dox能够在酸性环境下增加药物释放. 细胞实验显示, PDA-Dox配合激光照射, 能够通过化疗和光热治疗高效地杀死癌细胞.     

NaYF_4:Yb/Er-碳纳米管功能纳米材料的制备、表征及其在肿瘤细胞的靶向检测和治疗中的应用

将叶酸分子(FA)和2,3-二巯基丁二酸(DMSA)修饰的稀土上转换发光纳米粒子NaYF4:Yb/Er通过酰胺键偶联在多壁碳纳米管(MWCNT)的表面,得到NaYF4:Yb/Er-MWCNT-FA功能化复合纳米材料,并通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)和共聚焦激光扫描显微镜等手段表征了其形貌、结构、发光性能和靶向成像性能.共聚焦激光扫描显微镜结果表明,相对于正常的HLF细胞,所制备的复合材料能够靶向检测叶酸受体高表达的宫颈癌Hela细胞.此外,将阿霉素进一步通过ππ堆垛吸附在此复合材料后,该载药体系具有明显的抗肿瘤活性,能够实现对肿瘤细胞的一步检测和治疗.     

立方体纳米Cu2O表面热力学函数的粒度及温度效应

液相还原法合成了4种粒度在40-120 nm的立方体纳米氧化亚铜（Cu₂O）。利用X射线衍射仪（XRD）、显微拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对纳米Cu₂O的物相组成及形貌结构进行了表征。采用原位微热量技术实时获取纳米/块体Cu₂O与HNO₃反应过程的热动力学信息,结合热化学循环及动力学过渡态理论计算得到纳米Cu₂O的表面热力学函数。在薛永强等建立的无内孔球形纳米颗粒的热力学模型基础上,发展了立方体纳米颗粒的热力学模型。最后由理论结合实验结果分析了粒度和温度对表面热力学函数的影响规律及原因。结果表明,摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面焓和摩尔表面熵均随粒度减小而增大,且与粒度的倒数呈线性关系,这与立方体热力学模型规律一致;随着温度的升高,摩尔表面焓和摩尔表面熵均增大,摩尔表面Gibbs自由能则减小。本文不仅丰富和发展了纳米热力学基本理论,还为纳米材料表面热力学研究及应用提供了方法和思路。     

聚醚醚酮复合材料表面生物活性涂层的制备与性能

以聚醚醚酮/钡玻璃粉(PEEK-BGF)复合材料为基体, 通过硅烷偶联剂, 在复合材料表面构建具有生物活性的纳米羟基磷灰石(nHA)和甲基丙烯酸酯基的光固化树脂复合涂层. 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面形貌和元素分布, 测试了涂层与复合材料之间的粘接强度. 通过检测大鼠成骨细胞总蛋白含量和碱性磷酸酶表达水平, 评价新型光固化纳米羟基磷灰石/聚甲基丙烯酸酯(nHA/PMMA)复合涂层的生物活性. 研究结果表明, nHA填充的光固化复合材料形成粗糙的表面, 随着nHA的填充量提高, 涂层表面生物学活性得到提高.     

树莓状超疏水多孔复合棉纤维的制备及油水分离性能

基于聚多巴胺（PDA）的化学性质和树莓状纳米粒子的粗糙结构,以聚多巴胺包覆的棉纤维为基底,制备了具有多重粗糙度的树莓状超疏水多孔复合棉纤维材料.通过扫描电子显微镜观察树莓状超疏水多孔复合棉纤维表面的微观形貌,PDA-SiO₂纳米粒子稳定地固定在聚多巴胺涂覆的棉纤维表面.经过氟化改性的树莓状超疏水多孔复合棉纤维具有超疏水性,水接触角为158.2°,油接触角为0°.油/水分离实验结果表明,树莓状超疏水多孔复合棉纤维对己烷/水混合物的分离效率可达99.4%以上,使用20次后仍维持较高的分离效率.同时,其具有较高的溶剂吸附能力（13~34 g/g）、重复使用性及机械稳定性,吸油能力可与硅气凝胶相媲美.     

利用Kirkendall效应制备Ce1-xTixO2中空纳米球

利用Kirkendall效应, 在溶剂热条件下成功制备了复合氧化物Ce_1-xTi_xO₂的纳米空心球, 并通过XRD, TEM和XPS等测试手段进行了表征. 结果表明, Ce_1-xTi_xO₂纳米空心球的粒径为65 nm, 小于初始状态的CeO₂纳米球, 并且Ce_1-xTi_xO₂纳米空心球的结构与前驱体CeO₂晶体结构相同, 均为面心立方结构. Ti/Ce摩尔比和温度是影响产物形貌和结构的重要因素, 通过实验得出最佳反应条件为n(Ti)∶n(Ce)=8∶10, 于190 ℃反应8 h.     

新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料（英文）

通过模板法制备了一种新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(HNCMS@PtNPs)。首先,将铂纳米粒子负载于氨基化二氧化硅微球上,获得PtNPs/SiO_2复合材料。然后通过多巴胺自聚合反应在PtNPs/SiO_2复合材料上包裹聚多巴胺(PDA)膜,将其在氮气气氛中直接进行碳化处理并通过氢氟酸溶液刻蚀去除SiO_2,获得了内嵌有PtNPs的氮掺杂中空碳微球,标记为HNCMS@PtNPs复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积分析仪和X射线光电子能谱仪对HNCMS@PtNPs复合材料的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了HNCMS@PtNPs复合材料的电催化氧还原性能。结果表明:HNCMS@PtNPs催化剂的Pt载量高达11.9%(w,质量分数),对氧还原反应具有高电催化活性、高稳定性和优良的抗甲醇性能,是一种具有应用潜力的直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极电催化剂。