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1、學(xué)校代碼：10259密級(jí)：公開上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文題目：石墨烯基、鋁基納米傳感器的設(shè)計(jì)、組裝及性能研究英文題目：Design,AssemblyandPerformanceofGraphene-BasedandAluminum-BasedNanosensors專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)學(xué)院：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院研究方向：綠色能源化學(xué)與納米技術(shù)姓名：曹琳指導(dǎo)教師：李向清教授二零一八年四月十二日石墨烯基、鋁基納米傳感器的設(shè)計(jì)、組裝及性能研究摘要近年來，用于生物體內(nèi)小分子和食品中有毒物質(zhì)檢測(cè)的納米傳感器受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。其中熒光傳感器
2、和表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）傳感器因其操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、檢測(cè)速度快和能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)備受研究者的青睞。研究表明，熒光納米傳感器和SERS傳感器的微觀組成與目標(biāo)分子檢測(cè)的靈敏度和選擇性息息相關(guān)。石墨烯具有易被修飾的二維共軛結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的吸附能力，快速的電子傳輸能力有利于提高相關(guān)SERS和熒光傳感器檢測(cè)的靈敏度和選擇性。另外，鋁（Al）價(jià)格低廉，容易獲取且自身存在一定的拉曼增強(qiáng)活性，相對(duì)于玻璃是更好的SERS基底支撐物質(zhì)?；诖耍诒菊撐闹校紫壤醚趸℅O）對(duì)石墨烯量子點(diǎn)（GQDs）的熒光猝滅效應(yīng)和GO、GQDs和細(xì)
3、胞色素c（Cytc）三者之間相互作用的差異針對(duì)不同濃度的Cyt-c組裝了熒光“開”和“關(guān)”的傳感器。其次，制備了圖案化的Al/RGO/Ag納米復(fù)合活性基底并用于水體中孔雀石綠的檢測(cè)和催化降解。最后，制得即插即用型的Al/Ag納米SERS活性基底并用于低濃度三聚氰胺的選擇性檢測(cè)。通過調(diào)控石墨烯基和鋁基納米傳感器的微觀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)生物小分子（Cytc）和食品中有毒物質(zhì)（孔雀石綠和三聚氰胺）的快速、靈敏和選擇性檢測(cè)。具體研究?jī)?nèi)容如下：利用GO、GQDs和Cytc三者之間相互作用的差異組裝了一種新型的Cytc熒光傳感器。發(fā)現(xiàn)改變Cytc的濃
4、度可以調(diào)節(jié)熒光的“開啟”和“關(guān)閉”，當(dāng)Cytc的濃度低于1.9μmolL-1時(shí)熒光“開啟”，而高于1.9μmolL-1時(shí)熒光“關(guān)閉”。熒光開關(guān)過程可在10s內(nèi)完成。通過紫外可見吸收光譜證明熒光變化來自于GQDs，GO和Cytc之間不同的相互作用。另外，GQDs-GO熒光傳感器顯示出對(duì)Cytc檢測(cè)的高選擇性，并實(shí)現(xiàn)了在A549細(xì)胞內(nèi)的熒光成像，而且毒性極小。這為GQDs熒光傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)Cytc體內(nèi)、體外的高效、低成本檢測(cè)提供有利的支持。以金屬Al板代替玻璃片或者硅片，通過層層組裝技術(shù)結(jié)合高溫煅燒的方法制得圖案化的Al/RGO/Ag納
5、米復(fù)合膜。研究結(jié)果表明，圖案化后的Al/RGO/Ag復(fù)合膜穩(wěn)定性高，并可作為SERS活性基底實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度孔雀石綠的快速檢測(cè)，且重現(xiàn)性好。由于在Al/RGO/Ag復(fù)合膜中RGO與銀納米顆粒之間存在較強(qiáng)的相互作用，從而對(duì)孔雀石綠表現(xiàn)出較好的催化降解性能。這種利用層層組裝結(jié)合高溫煅燒制備圖案化Al/RGO/Ag納米復(fù)合膜的技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)孔雀石綠類污染物的檢測(cè)與降解一體化納米復(fù)合SERS活性基底的設(shè)計(jì)和性能研究提供有益參考。通過置換法在鋁板上快速制備了一種即插即用型的Al/Ag納米SERS活性基底。結(jié)果表明該SERS基底較好地解決了銀納米顆粒
6、在支撐物質(zhì)上的吸附問題，能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)三聚氰胺的檢測(cè)，而且具有操作簡(jiǎn)單、成本低、無損傷檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，最低檢測(cè)濃度能達(dá)到10-7molL-1，滿足國(guó)家食品安全要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。另外，Al/Ag活性基底對(duì)三聚氰胺檢測(cè)具有較高的拉曼測(cè)試重現(xiàn)性，連續(xù)測(cè)定150小時(shí)，拉曼強(qiáng)度波動(dòng)不大；并且該Al/Ag活性基底能夠在三乙醇胺、N,N?-二甲基甲酰胺和1,2-丙二胺等胺類物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)對(duì)三聚氰胺的選擇性檢測(cè)。本研究對(duì)快速構(gòu)筑具有SERS活性的傳感器并實(shí)現(xiàn)對(duì)食品中有毒、有害物質(zhì)的快速檢測(cè)和降解的實(shí)際應(yīng)用非常有利。關(guān)鍵詞：石墨烯；活性基底；傳感器；熒光光譜
7、；表面增強(qiáng)拉曼光譜；檢測(cè)與降解Design,AssemblyandPerformanceofGraphene-BasedandAluminum-BasedNanosensorsAbstractInrecentyears,thenanosensorsusedforthedetectionofsmallmoleculesinvivoandtoxicsubstancesinfoodhaveattractedwideattentionsathomeandabroad.Amongthem,fluorescentsensorsandsurfa
8、ce-enhancedRamanscattering(SERS)sensorsarefavoredfortheirsimpleoperation,excellentsensitivity,highdetectionspeed,andreal-tim
