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牛血清蛋白金团簇的制备及其电催化活性的研究

作　者: 姚学鹏
导　师: 刘绍琴
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 金团簇 石墨烯 牛血清蛋白 过氧化氢 电化学生物传感器
分类号: O614.123
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


过氧化氢是许多高选择性氧化酶的催化反应的中间产物,又同时是食品、药物分析中的重要成份，因此检测过氧化氢在化学、生命科学和临床中具有重要的意义。检测过氧化氢的手段有很多，如滴定分析、光谱分析法和电化学生物传感器等。石墨烯是一种二维结构的、单原子层厚度的新型材料，碳原子以sp2杂化形成平面结构。石墨烯具有良好的导电性能和大的比表面积，自2004年首次被发现以来，石墨烯被广泛的应用于各种领域的研究中。特别是在新型的传感器中，石墨烯复合材料具有广泛的研究前景。贵金属纳米团簇，是一种介于单个原子与纳米溶胶之间，尺寸为1～10nm且分布狭窄，具有分立电子能级的一类“人造分子”。由于原子数在几个到几百个之间，量子效应起主导作用，因此表现出优异的与贵金属纳米粒子不同的物理化学性能。贵金属纳米簇其独特的性能在纳米电子学、纳米生物学和催化领域展示出广阔的应用前景，因而近年来对于贵金属纳米团簇的研究受到越来越多的关注。本论文首先合成了金纳米粒子石墨烯复合物，初步实现了金纳米粒子在石墨烯表面的均匀分布，并将其修饰至玻碳电极的表面，研究了金纳米粒子石墨烯复合物对过氧化氢的电催化性能。结果表明金纳米粒子石墨烯复合物能够有效地降低过氧化氢在玻碳电极表面上还原过电位，具有良好的电催化性能。为进一步减小金纳米簇的尺寸，获得尺寸均一、分散均匀的纳米簇，从而提高其催化活性，我们通过以牛血清蛋白（BSA）为模板合成金纳米团簇，并以石墨烯为载体通过作用结合BSA-金属纳米簇复合物，研究结果发现该方法所制备BSA-金纳米团簇石墨烯复合物虽然尺寸较为均一，具有良好的光学特性，但其对过氧化氢不具有明显的催化性能，这可能是由于金纳米团簇被包覆与BSA内部，无法直接参与电化学反应。贵金属纳米粒子在石墨烯表面的尺寸均一性和均一分布以及其性能应用的最大化尚需要做进一步的研究探索，本文为设计基于石墨烯贵金属纳米粒子新型功能材料用于电化学生物传感器研究提供了有力的参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-22
  1.1 课题背景及研究的目的与意义  8
  1.2 纳米科技概论  8-9
  1.3 金纳米粒子  9-12
    1.3.1 金纳米粒子的制备  9-11
    1.3.2 金纳米粒子的物理性能  11-12
  1.4 石墨烯  12-17
    1.4.1 石墨烯的物理性能  12-13
    1.4.2 石墨烯的制备  13-15
    1.4.3 石墨烯的表征  15-16
    1.4.4 贵金属纳米粒子/石墨烯复合物的制备及其应用  16-17
  1.5 金纳米粒子复合物在生物检测中的应用  17-21
    1.5.1 比色法  17-18
    1.5.2 荧光生物传感器  18-19
    1.5.3 电化学生物传感器  19
    1.5.4 SPR 生物传感器  19-20
    1.5.5 其他  20-21
  1.6 本文的主要研究内容  21-22
第2章 实验材料与方法  22-29
  2.1 实验材料  22-23
    2.1.1 实验试剂  22-23
    2.1.2 实验仪器  23
  2.2 实验步骤  23-27
    2.2.1 氧化石墨烯的合成  23-24
    2.2.2 石墨烯的合成  24
    2.2.3 纳米金/石墨烯（AuNP/RGO）复合物的制备  24-25
    2.2.4 牛血清蛋白金团簇(Au25-BSA)的合成  25
    2.2.5 纳米金/石墨烯修饰的玻碳电极  25-26
    2.2.6 石墨烯/BSA 金团簇修饰的玻碳电极  26-27
  2.3 表征方法  27-28
    2.3.1 石墨烯的表征方法  27-28
    2.3.2 纳米金/石墨烯的表征方法  28
    2.3.3 Au25-BSA 的表征  28
  2.4 本章小结  28-29
第3章 纳米金/石墨烯复合物的制备及其电催化性能的研究  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 实验结果分析  29-33
    3.2.1 石墨烯的表征  29-31
    3.2.2 纳米金/石墨烯的表征  31-33
  3.3 AuNP/RGO/GCE 对过氧化氢电催化性能的研究  33-38
    3.3.1 AuNP/RGO/GCE 在 0.5M H2SO4中的循环伏安曲线  33-35
    3.3.2 AuNP/RGO/GCE 对过氧化氢电催化性能的研究  35-38
  3.4 本章小结  38-40
第4章 金团簇-BSA/石墨烯复合物的制备及其电催化活性的研究  40-47
  4.1 引言  40
  4.2 金团簇-BSA 的表征  40-42
  4.3 AuNC-BSA 修饰的 GCE 对过氧化氢电催化性能的研究  42-46
    4.3.1 AuNC-BSA/RGO/GCE 在 0.5M H2SO4中的循环伏安曲线  42-45
    4.3.2 AuNC-BSA/RGO/GCE 对过氧化氢电催化性能的研究  45-46
  4.4 本章小结  46-47
结论  47-48
参考文献  48-53
攻读硕士期间发表的论文  53-55
致谢  55

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅰ族金属元素及其化合物 > 铜副族（ＩB族金属元素） > 金Au
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