关键词： 电化学传感器   碳量子点   生物标志物   纳米复合材料  

摘要： 生物标志物是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能的改变或可能发生的改变的生化指标，该生化指标与某些疾病密切相关，所以建立简单、快速、灵敏的检测方法，对于研究其生理功能以及肿瘤筛查和潜在疾病的诊断具有重要的临床参考价值。本论文基于碳量子点复合材料构建了三种电化学传感器，并应用于抗坏血酸、多巴胺、尿酸、葡萄糖和唾液酸的检测。主要的研究内容可归纳为以下三个方面：　　（1）通过超声混合β-环糊精（β-CD）和水热法合成的硒掺杂碳量子点（Se-CQDs）制备得到β-CD/Se-CQDs纳米复合材料，并将此作为电化学传感器的修饰材料，用于抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）的同时测定。透射电子显微镜（TEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）用于表征β-CD/Se-CQDs纳米复合材料的形貌和结构。通过循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）研究了AA、DA和UA在修饰电极上的电化学行为。由于β-CD和Se-CQDs的协同作用，该电化学传感器对AA、DA和UA显示出良好的电催化氧化性能，并实现了对上述三种生物标志物的同时检测。实验结果表明，AA、DA和UA的线性范围分别是10~1400μM、60~1000μM和10~1000μM，检测限（LOD）分别是0.06、0.02和0.03μM（S/N=3）。所制备的电化学传感器具有较高的选择性、良好的稳定性和可重复性，应用于人血清和尿液样品中AA、DA和UA的同时检测，获得了令人满意的结果。　　（2）采用松叶叶绿素作为碳源，通过水热法合成得到CQDs，并将其滴涂到玻碳电极（GCE）上，制备了CQDs/GCE。将CQDs/GCE置于3mM氯化镍（NiCl2）溶液中，通过简单的连续循环伏安法，制备了一种灵敏的无酶葡萄糖电化学传感器。所制备的葡萄糖电化学传感器的线性范围是0.005~8.0mM，LOD为0.98μM（S/N=3），应用于血清中葡萄糖的测定，实验结果可与血糖仪的检测结果相媲美。　　（3）使用柠檬酸作为碳源，通过水热法合成得到CQDs。将壳聚糖（CS）和CQDs按照相同的体积比进行超声混合，以制备得到CS-CQDs复合材料。同时，引入3-氨基苯基硼酸（ABA）作为唾液酸（SA）的识别分子，制备出一种用于检测SA的电化学阻抗传感器（ABA/CS-CQDs/GCE）。采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和FTIR对CS-CQDs复合材料的形貌和结构进行了表征。另外，通过电化学阻抗技术探讨了CS-CQDs复合材料的电化学行为。实验结果表明，所制备的电化学阻抗传感器具有两个线性范围，分别是0.0001~0.004mM和0.02~3mM，相应的LOD分别是0.05μM和0.01μM（S/N=3）。在实际样品（人血清和尿液样品）的分析检测中取得了良好的结果。

关键词： 经典物理   经典力学   牛顿力学   量子力学   微观粒子   势场   自由电子   多体相互作用  

摘要： 通常而言,我们生活的宏观世界近似地由经典物理规律支配。但当深入到微观粒子时,经典力学将让位于量子力学一一自由电子的行为不再简单地由牛顿力学三定律描述,取而代之的是薛定谔方程。而当电子束缚于周期性势场一一晶体中时,错综复杂的多体相互作用使其具有与自由电子不同的电子结构。

关键词： Mo2N量子点   氮掺杂石墨烯   纳米材料   纳米结构   电化学   锂离子电池  

摘要： 为改善钼氮化物的电化学储锂性能,以钼酸铵、六次甲基四胺及氧化石墨烯(GO)为原料,通过水热、冷冻干燥及在H2/N2混合气中热处理,制备了Mo2N量子点@氮掺杂石墨烯复合材料(Mo2N-QDs@Ngs),并探究了GO复合量对电化学储锂性能的影响。透射电子显微镜(TEM)测试结果表明:制备的Mo2N量子点尺寸约为2~5 nm,Mo2N量子点均匀地分布在氮掺杂石墨烯的表面。电化学测试结果表明:当GO复合量为30%时(Mo2NQDs@Ngs-30),制备的复合材料具有最佳的电化学储锂性能,其在0.1 A·g−1的电流密度下具有699 mA·h·g−1的比容量,在2 A·g−1下仍具有286 mA·h·g−1的比容量。

关键词： 分子印迹技术   碳量子点   荧光猝灭   甲硝唑  

摘要： 采用水热合成法,以生物质废弃物玉米棒为碳源,合成了一种碳量子点。将碳量子点作为荧光组分,通过分子印迹技术,采用溶胶凝胶法一步合成了碳量子点分子印迹复合材料(CQDs@MIPs)。通过傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对该材料进行表征。考察了反应时间、反应温度和反应物的质量比对碳量子点荧光强度的影响,以及激发波长、结合时间、溶剂和pH等条件对CQDs@M IPs荧光性能的影响。应用CQDs@M IPs,用荧光猝灭法对蜂蜜中的甲硝唑进行检测,在最优条件下,检测甲硝唑线性范围为25~1000 nmol/L,检出限为7.2 nmol/L,样品的加标回收率为92.3%~95.1%,相对标准偏差为2.5%~4.6%。

关键词： 手性共价有机框架材料   色谱固定相   手性拆分机理   量子化学计算  

摘要： 为探究手性共价有机框架材料6(Chiral Covalent Organic Frameworks 6,CCOF6)色谱固定相的手性拆分机理,首先运用ORCA程序对CCOF6及4对手性对映体进行结构优化,然后使用AutoDock程序对CCOF6及各对映体分子进行分子对接,获得CCOF6与对映体相互作用的初始构型;采用ORCA程序(B3LYP泛函,带DFT-D3校正,轨道基组为def2-TZVP,def2/J作为RI-J的辅助基组,RIJCOSX用来加速计算)对初始构型进行能量计算,以最终确定CCOF6与对映体的相互作用构型,并获得相应的结合自由能和结合自由能差;使用Multiwfn程序对ORCA结果进行独立梯度模型分析,并应用视觉分子动力学程序可视化展示CCOF6与对映体的弱相互作用。结果表明:①在计算结合自由能方面,考虑了溶剂效应的ORCA计算方法比不考虑溶剂效应的ORCA以及AutoDock计算方法更为精确;②CCOF6色谱固定相与对映体之间的结合自由能差绝对值越大,对映体的选择性因子也越大,然而对映体的分离度不一定会越大;③除S-1-苯基-1-丙醇是以羟基和CCOF6的醚键发生相互作用外,其他对映体皆为羟基与CCOF6的羰基发生相互作用,且S-1-苯基-1-丙醇与CCOF6的结合力最弱;④结合对映体的出峰时间和其与CCOF6的结合自由能大小可以推断,正己烷/异丙醇流动相对1-苯基-1-丙醇的洗脱能力最弱,正己烷/异丙醇流动相对1-苯基-2-丙醇的洗脱能力次弱;⑤除了S-1-苯基-1-丙醇出峰时间迟于R-1-苯基-1-丙醇,其余对映体均为R型出峰时间迟于S型。

关键词： 石墨烯量子点   超级电容器   电极材料   纳米复合材料  

摘要： 石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs)自2008年首次被科学家发现以来,其制备方法和应用研究一直广受关注。随着科学技术的快速发展,人们对碳材料的研究从一开始的三维石墨、二维石墨烯,到一维碳纳米管,再到现在的准零维石墨烯量子点,经历了一个相对漫长的过程。石墨烯量子点具有特殊的物理和化学性质,比如量子限域效应、边缘效应、生物相容性、光致发光和电致发光等,使其在能量转换和存储、光电催化、荧光传感器、载药、生物成像和治疗诊断中的应用受到越来越多的关注。超级电容器是一种常见的储能装置,以充放电时间快、功率密度大和使用温度范围宽著称。基于碳材料的双电层电容和基于过渡金属氧化物、导电聚合物的法拉第赝电容材料是目前研究的热点问题,而石墨烯量子点作为碳材料家族的新秀,已经被应用在超级电容器电极材料中,或为单体材料,或与其他纳米材料复合,都表现出优异的性能。石墨烯量子点的主要制备方法有“自上而下”和“自下而上”两种。其中,“自上而下”法是将大尺寸的石墨烯及其他碳材料切割成小尺寸的量子点,而“自下而上”是以分子为前体,在一定条件下合成量子点。为了发挥石墨烯量子点和其他碳材料、过渡金属氧化物、导电聚合物等之间的协同作用,通过一步或者两步反应合成了石墨烯量子点与三维石墨烯、碳纳米管、活性炭、二氧化锰、二氧化铈、钴酸镍、聚苯胺等物质的纳米复合材料,其电化学性能优于单体材料,在很大程度上提高了超级电容器的整体性能。本文归纳了石墨烯量子点在超级电容器电极材料中的应用研究进展,分别对石墨烯量子点的制备方法、石墨烯量子点及其纳米复合材料作为超级电容器电极材料进行了介绍,为制备比电容高、能量密度高、循环稳定性优异和环境友好的新型超级电容器提供参考。

关键词： 稀土钙钛矿   凹凸棒石   碳量子点   光氧化脱硝  

摘要： 以硝酸镨、硝酸铁、柠檬酸为主要原料,提纯后的凹凸棒石(ATP)作为载体,采用溶胶−凝胶−浸渍法制备碳量子点(CQDs)修饰PrFeO3/ATP复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射谱(UV-Vis DRS)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对复合材料的形貌结构进行表征,考察不同CQDs负载量对复合材料光催化氧化脱硝性能的影响。结果表明:CQDs的引入显著提高了复合材料的脱硝性能,当CQDs负载量为4%(质量分数)时,CQDs/PrFeO3/ATP复合材料对NO的光氧化活性最高,转化率达到85%。提出可能的机理在于:PrFeO3受到可见光的照射激发产生的电子从价带跃迁至导带,光生电子迅速迁移到CQDs上并产生超氧自由基,空穴仍然留在PrFeO3的价带,二者具有强氧化性将NO氧化成NO3-。CQDs的引入促进了光生电子与空穴的分离,同时扩展了复合材料的光谱吸收范围,凹凸棒石表面的微孔结构也有利于NO气体的吸附增加其与活性组分的接触,这种协同效应使得复合材料的光催化脱硝性能得到提高。

关键词： g-C3N4量子点   复合材料   光催化   降解  

摘要： g-C3N4量子点(CNQDs)是一种新型的零维材料,极小的尺寸赋予了它独特的光学性能。将CNQDs与其他半导体材料复合可以显著提升复合材料的光催化性能,在光催化领域具有很大的应用潜力。介绍了CNQDs复合材料的制备方法及其在降解污染物和光催化制氢方面的应用,并分析了影响复合材料光催化性能的因素,对CNQDs复合材料的发展前景进行了展望。