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《石墨烯基、鋁基納米傳感器的設(shè)計、組裝及性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、學校代碼：10259密級：公開上海應(yīng)用技術(shù)大學碩士學位論文題目：石墨烯基、鋁基納米傳感器的設(shè)計、組裝及性能研究英文題目：Design,AssemblyandPerformanceofGraphene-BasedandAluminum-BasedNanosensors專業(yè)：應(yīng)用化學學院：化學與環(huán)境工程學院研究方向：綠色能源化學與納米技術(shù)姓名：曹琳指導教師：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、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)檢測的納米傳感器受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。其中熒光傳感器
2、和表面增強拉曼散射（SERS）傳感器因其操作簡便、靈敏度高、檢測速度快和能夠?qū)崿F(xiàn)實時檢測等優(yōu)點備受研究者的青睞。研究表明，熒光納米傳感器和SERS傳感器的微觀組成與目標分子檢測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和熒光傳感器檢測的靈敏度和選擇性。另外，鋁（Al）價格低廉，容易獲取且自身存在一定的拉曼增強活性，相對于玻璃是更好的SERS基底支撐物質(zhì)。基于此，在本論文中，首先利用氧化石墨烯（GO）對石墨烯量子點（GQDs）的熒光猝滅效應(yīng)和GO、GQDs和細
3、胞色素c（Cytc）三者之間相互作用的差異針對不同濃度的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納米復合活性基底并用于水體中孔雀石綠的檢測和催化降解。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。通過調(diào)控石墨烯基和鋁基納米傳感器的微觀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對生物小分子（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。具體研究內(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Cytc的濃度低于1.9μmolL-1時熒光“開啟”，而高于1.9μmolL-1時熒光“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Cytc檢測的高選擇性，并實現(xiàn)了在A549細胞內(nèi)的熒光成像，而且毒性極小。這為GQDs熒光傳感器實現(xiàn)對Cytc體內(nèi)、體外的高效、低成本檢測提供有利的支持。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、米復合膜。研究結(jié)果表明，圖案化后的Al/RGO/Ag復合膜穩(wěn)定性高，并可作為SERS活性基底實現(xiàn)對低濃度孔雀石綠的快速檢測，且重現(xiàn)性好。由于在Al/RGO/Ag復合膜中RGO與銀納米顆粒之間存在較強的相互作用，從而對孔雀石綠表現(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納米復合膜的技術(shù)對實現(xiàn)孔雀石綠類污染物的檢測與降解一體化納米復合SERS活性基底的設(shè)計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，能夠快速實現(xiàn)對三聚氰胺的檢測，而且具有操作簡單、成本低、無損傷檢測等優(yōu)點，最低檢測濃度能達到10-7molL-1，滿足國家食品安全要求的最低標準。另外，Al/Ag活性基底對三聚氰胺檢測具有較高的拉曼測試重現(xiàn)性，連續(xù)測定150小時，拉曼強度波動不大；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)中實現(xiàn)對三聚氰胺的選擇性檢測。本研究對快速構(gòu)筑具有SERS活性的傳感器并實現(xiàn)對食品中有毒、有害物質(zhì)的快速檢測和降解的實際應(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、；表面增強拉曼光譜；檢測與降解Design,AssemblyandPerformanceofGraphene-BasedandAluminum-BasedNanosensorsAbstractInrecentyears,thenanosensorsusedforthedetectionofsmallmoleculesinvivoandtoxicsubstancesinfoodhaveattractedwideattentionsathomeandabroad.Amongthem,fluorescentsensorsandsurfa
8、ce-enhancedRamanscattering(SERS)sensorsarefavoredfortheirsimpleoperation,excellentsensitivity,highdetectionspeed,andreal-tim
