AglnS2在可见光催化和生物检测中的应用初探

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目的:合成Agln S2(AIS)纳米粒子,探讨AIS对水中有机污染物和无机金属离子的可见光催化作用;利用Cr(III)对AIS QDs的荧光淬灭作用,探讨AIS QDs检测Cr(III)的方法;利用AIS独特的光学性质,探讨Agln S2量子点(AIS QDs)在生物领域中的应用。方法:1.采用低温液相法合成了AIS纳米粒子。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、N2吸附-脱附等温线和孔径分析仪(BET)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)对样品进行表征。分别以重铬酸钾(Cr(VI)和对硝基苯酚(p-NP)为模型污染物,探讨AIS纳米粒子的可见光催化还原和可见光催化氧化性能。2.在AIS对p-NP的可见光催化氧化和对Cr(VI)的可见光催化还原过程中,分别以正丁醇(n-BA)、草酸钠(SO)、Cr(VI)/过硫酸钾(K2S2O8)和1,4-苯醌(BQ)作为羟基自由基(·OH)、空穴(h+)、电子(e-)和超氧自由基(·O2-)的捕获剂。通过考察AIS对Cr(VI)的可见光催化还原效率和对p-NP的可见光催化氧化效率来确定光催化反应过程中的活性物种,探讨AIS纳米粒子对不同类型污染物的可见光催化还原和可见光催化氧化机理。3.采用水相合成法直接合成AIS QDs溶液,用HRTEM、XPS、UV-vis和荧光光谱(PL)对样品进行表征。利用Cr(III)对AIS QDs的荧光淬灭作用,建立AIS QDs荧光淬灭检测Cr(III)的方法。4.利用AIS QDs作为探针,通过MTT法确定AIS QDs对细胞的毒性,同时用激光共聚焦的生物成像功能来判断AIS QDs探针对癌细胞的识别作用。结果:1.可见光催化实验结果表明:20 mg的AIS可见光催化剂在15 min内可将50 ml的Cr(VI)水溶液(10 mg×l-1)完全还原为Cr(III);而对50 ml的10 mg·l-1的p-NP水溶液,20 mg的AIS在可见光照射150 min时,AIS纳米粒子对p-NP的可见光催化氧化效率可达50%以上;经过六次循环,AIS仍能保持良好的结构稳定性,保证了固体催化剂的良好循环使用性能。AIS的窄带隙(1.45 e V)使其对可见光具有很好的吸收,同时,所制备的AIS具有较大的比表面积,为AIS提供大量的反应活性中心,因而AIS同时表现出优异的可见光催化还原活性和可见光催化氧化活性。2.活性物种的捕获实验结果表明:在Cr(VI)的可见光催化还原过程中,主要由光生e-参与还原过程;在对p-NP的可见光催化氧化降解过程中,主要依赖·O2-和·OH的强氧化作用实现对p-NP的催化氧化降解。3.水相法合成的AIS QDs粒径分布均匀,约3-8 nm。利用Cr(III)对所制备的AIS QDs的荧光淬灭所建立的检测Cr(III)的方法具有灵敏度高、检测限低的优点。4.低浓度AIS QDs在24 h内对细胞没有毒性,作为荧光探针,可准确的识别出正常细胞和肿瘤细胞。结论:采用低温液相法合成的AIS纳米粒子,不仅具有优异的可见光催化还原作用,同时具有优异的可见光催化氧化作用,在解决环境污染物方面具有很好的应用前景;采用水相合成法制备的AIS QDs,可通过荧光淬灭作用实现对Cr(III)的检测,该法不仅具有较高的灵敏度,而且具有较低的检测限。低浓度的AIS QDs作为荧光探针,24 h内对细胞没有毒性,可用其准确的识别出正常细胞和肿瘤细胞。
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