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水滑石纳米片/蛋白质及水滑石纳米片/含铕杂多酸超薄膜的制备及其性能研究

作　者: 饶秀英
导　师: 卫敏
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 水滑石纳米片层层自组装法双蛋白质化学修饰电极传感器光致发光
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文采用层层自组装(LBL)法分别构筑了水滑石(LDH)纳米片/蛋白质分子和水滑石纳米片/含铕杂多酸分子复合超薄膜；研究了前者的直接电化学行为、传感器性能及后者的光致发光特性。采用LBL法在ITO电极表面构筑了纳米尺度可控的LDH纳米片与辣根过氧化物酶(HRP)超薄膜(LDH/HRP)n。该超薄膜具有LDH微晶ab面平行于基底方向的高取向性,HRP分子以单层形式排列于LDH层间,形成稳定的超分子结构。(LDH/HRP)n超薄膜修饰电极的电化学研究发现固定在LDHs层间的HRP分子实现了其直接电化学行为,表明LDH纳米片为HRP分子提供了良好的微环境,有利于保持其电化学活性和生物活性。采用LBL法在ITO电极表面构筑了LDH纳米片与血红蛋白(HB)、HRP双蛋白质超薄膜(LDH/HB/LDH/HRP)n。该薄膜在垂直电极基底方向上长程有序,且两种蛋白质分子在LDH层间均以单分子层排列。(LDH/HB/LDH/HRP)n超薄膜修饰电极的电化学行为研究表明HB和HRP共同组装到LDH纳米片层间有利于增强直接电子转移。(LDH/HB/LDH/HRP)n超薄膜修饰电极对儿茶酚的电催化氧化显示了宽线性范围(10-170μM)、高灵敏度(0.126μA/μM)、低检测限(5μM)及良好的重现性和储存稳定性。采用LBL法在石英基底上制备了LDH纳米片与Na9EuW10O36(EuW10)交替沉积的超薄膜(LDH/EuW10)n。该薄膜在垂直基底方向显示了长程有序结构。荧光光谱研究表明该薄膜出现了Eu 5D0→7F2(618nm)和5D0→7F1(592nm)特征发射峰。随着组装层数的增加,相对强度值R(R=I618/I592)也增加。本论文工作在制备大分子(蛋白质、杂多酸)/无机LDH纳米片复合薄膜方面做了有益的探索,并初步研究了该薄膜材料在传感器和发光材料领域潜在的应用价值。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-24
  1.1 水滑石(LDHs)概述  15-20
    1.1.1 LDHs的结构  15-16
    1.1.2 LDHs的主要性质  16-18
    1.1.3 LDHs的应用  18-20
  1.2 LDHs在固定大分子应用中存在的问题  20
  1.3 LDHs纳米片与大分子复合薄膜概述  20-22
    1.3.1 LDHs纳米片制备方法  20-21
    1.3.2 LDHs纳米片与生物分子复合薄膜制备方法  21-22
  1.4 本课题的研究内容、目的及意义  22-24
    1.4.1 研究内容  22-23
    1.4.2 研究目的及意义  23-24
第二章 LBL法构筑水滑石纳米片/辣根过氧化物酶超薄膜修饰电极及其直接电化学研究  24-39
  2.1 引言  24
  2.2 实验部分  24-27
    2.2.1 实验药品  24-25
    2.2.2 Ni-Al-LDH纳米片溶胶的制备  25-26
    2.2.3 LBL法制备(HRP/LDH)_n超薄膜  26-27
  2.3 表征方法  27-28
  2.4 结果与讨论  28-38
    2.4.1 LDHs前体的表征  28-30
    2.4.2 (LDH/HRP)_n超薄膜的组装及其结构和形貌表征  30-35
    2.4.3 (LDH/HRP)_n超薄膜修饰电极的直接电化学研究  35-38
  2.5 本章小结  38-39
第三章 LBL法构筑水滑石纳米片/双蛋白超薄膜修饰电极及其电化学生物传感器研究  39-56
  3.1 引言  39
  3.2 实验部分  39-42
    3.2.1 试验药品  39-40
    3.2.2 Ni-Al-LDH纳米片溶胶的制备  40-41
    3.2.3 LBL法制备(LDH/HB/LDH/HRP)_n超薄膜修饰电极  41-42
  3.3 表征方法  42
  3.4 结果与讨论  42-55
    3.4.1 LDHs前体的表征  42
    3.4.2 (LDH/HB/LDH/HRP)_n超薄膜的组装及其结构和形貌表征  42-47
    3.4.3 (LDH/HB/LDH/HRP)_n超薄膜修饰电极的直接电化学及电催化行为研究  47-55
  3.5 本章小结  55-56
第四章 LBL法构筑水滑石纳米片/含稀土杂多酸超薄膜及其荧光性质研究  56-66
  4.1 引言  56
  4.2 实验部分  56-59
    4.2.1 试验药品  56-57
    4.2.2 Mg-Al-LDH纳米片溶胶的制备  57-58
    4.2.3 Na_9EuW_(10)O_(36)·32H_20晶体的制备  58
    4.2.4 LBL法制备(LDH/EuW_(10))_n超薄膜  58-59
  4.3 表征方法  59
  4.4 结果与讨论  59-65
    4.4.1 (LDH/EuW_(10))_n超薄膜的组装及其结构和形貌表征  59-62
    4.4.2 (LDH/EuW_(10))_n超薄膜的荧光性质研究  62-65
  4.5 本章小结  65-66
结论  66-67
本论文创新点  67-68
参考文献  68-75
致谢  75-76
研究成果及发表的学术论文  76-77
作者简介  77-78
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  78-79

水滑石纳米片/蛋白质及水滑石纳米片/含铕杂多酸超薄膜的制备及其性能研究

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