论文部分内容阅读
纳米材料是当今科技领域研究的热点。纳米材料的性质与形貌密切相关，因此，发展新的制备纳米材料的方法，控制合成具有特殊形貌的纳米粒子具有重要意义。由于硒具有相对高的压电现象、热电效应和非线性光学效应，它已被广泛用于光电池、太阳能电池、半导体整流器、静电复印机等方面；硒还能与其它元素共同形成多种多样的功能材料。此外，硒还具有抗氧化、提高免疫细胞能力及甲状腺激素功能等生理作用，故已被用于医药保健。由于纳米硒具有特殊的形貌结构及性能，在材料学和生物学领域将具有广泛的应用前景。本文采用软模板液相合成法和电化学合成法制备了多种形貌的硒纳米材料，并将其应用于构建生物传感器。
本论文的研究主要成果如下：1.CTAB软模板法控制合成一维硒纳米材料本文利用溶解在水溶液中的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板，以抗坏血酸还原亚硒酸产生的单质硒为原料，通过控制溶液中CTAB的浓度和反应温度等条件成功制备了一维硒纳米材料，包括硒纳米线、硒纳米棒和硒纳米管。同时，对各种影响因素进行了研究，并探讨了一维硒纳米材料的形成机理。
2.CTAB存在下电化学控制合成硒纳米管在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)存在下，利用金片电极作为基体，在其表面电化学控制合成了硒纳米管。研究了循环伏安模式制备时的扫速及扫描范围、CTAB及亚硒酸的浓度、温度及搅拌、电极相对位置等实验条件对产物形貌的影响。通过控制实验参数，不仅得到了硒纳米管，还得到了球、花和片状等纳米硒的其他形貌。同时还对各种影响因素进行了讨论，探讨了硒纳米管的形成机理。
3.生物分子模板法合成无定形硒纳米粒子在以戊二醛交联的生物大分子(壳聚糖、辣根过氧化物酶)形成的空间网络中合成了均一的无定形硒纳米粒子(直径约为10nm)。交联后的生物大分子既可作为合成无定形硒纳米粒子的模板，而且在电极表面具有很好的成膜性，使构建的传感器性能更稳定，使用寿命更长。探讨了交联剂用量对产物形貌的影响，优化了合成无定形硒纳米粒子的实验条件。
4.硒纳米粒子固定辣根过氧化物酶的生物传感器首次将硒纳米粒子应用于构建生物传感器。将在交联的壳聚糖和辣根过氧化物酶介质中合成的硒纳米粒子分别修饰在玻碳电极和热解石墨电极的表面，在电极表面形成的硒纳米粒子层具有很好的生物相容性，且对酶分子具有强吸附性。利用硒纳米粒子层的这种特性固定辣根过氧化物酶，构建了两种不同的过氧化氢生物传感器。用扫描电子显微镜(SEM)表征了修饰在电极上的硒纳米粒子层固定辣根过氧化物酶前后表面的变化情况，表明硒纳米粒子在构建生物传感器后仍然能保持好的形貌，没有产生团聚现象。通过一系列电化学数据的测定，研究了这两种传感器的多种性能指标。结果表明，二者的表观米氏常数及稳定性等指标均优于其它的固定方法，说明硒纳米粒子在生物传感器的构建中是一种良好的固定酶的载体。
5.基于二氧化硅纳米粒子固定辣根过氧化物酶的生物传感器合成了尺寸均一的二氧化硅纳米粒子(直径约为60nm)，并将其用于固定辣根过氧化物酶。以儿茶酚为电子媒介体，制得的过氧化氢传感器的检测范围为1.7×10-7～1.9×10-5mol/L，检出限为8.3×10-8mol/L。达到95％稳态电流所用时间少于10s。该传感器的表观米氏常数为7.8μmol/L，说明用这种方法固定的酶具有较高的生物活性。