材料化学综述论文提纲

2022-11-15

论文题目：集高效催化、快速分离与信号响应于一体的化学发光功能化磁性材料的研究

摘要：论文介绍了化学发光的概念与原理及鲁米诺类化学发光反应体系的研究现状;综述了磁性纳米材料及其制备方法和应用研究进展;综述了新型纳米材料在化学发光中的应用,其中重点介绍了化学发光功能化纳米材料（CF-NMs）的进展。化学发光功能化材料是当前化学发光领域中一个重要的分支。一方面,目前发展的CF-NMs往往需要额外修饰催化剂,步骤普遍繁琐,并且容易引起材料不稳定;另一方面,制备过程中的清洗纯化步骤往往需要离心、透析等耗时昂贵的方法。具有特殊催化作用的磁性纳米材料的引入可以很好地解决以上问题,然而,关于化学发光功能化磁性纳米材料的报道仍较少。基于此,本文合成了一种N-（4-氨基丁基）-N-乙基异鲁米诺（ABEI）功能化CuFe2O4磁性纳米材料CuFe2O4/ABEI,重点研究了其磁性和化学发光特性,并探索了其分析应用。主要研究内容如下:首先,利用一步溶剂热法,以柠檬酸三钠（Na3Cit）作为静电稳定剂,在过量还原剂乙二醇溶液中加入二水合氯化铜（CuCl2·2H2O）和六水合氯化铁（FeCl3·6H2O）,合成了 CuFe2O4纳米球。引入ABEI作为化学发光试剂,通过非共价作用,实现发光分子在高催化活性中心的固载。利用高分辨透射电镜（HRTEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见（UV-vis）吸收光谱以及磁学测量系统（MPMS）等对所合成的CuFe2O4/ABEI的粒径形貌、元素组成以及磁学性质分别进行了表征。结果表明,该材料平均粒径分布在97.5±7.2 nm的范围,具有粗糙的纳米表面和大的比表面积,有利于小分子的表面富集;纳米粒子表面所含的大量羟基同ABEI分子上的氨基可形成氢键。该材料无需再修饰螯合剂、催化剂等。此外,CuFe2O4/ABEI具有良好的超顺磁性,能够快速便捷地完成洗涤、分离和纯化。进一步地,采取静态注射的方式研究了该材料的化学发光特性。针对性地研究了几种重要的合成因素对于CuFe2O4/ABEI发光性能的影响,并对测试条件进行了优化;对比了不同种类化学发光功能化铁氧体（MFe204/ABEI）的动力学曲线,发现CuFe2O4/ABEI显示出更强的化学发光信号。此外,对材料的稳定性进行了研究,发现其在15天内能保持稳定的信号,相对标准偏差仅为2.3%。通过体系的气氛实验以及自由基清除剂实验,对CuFe2O4/ABEI的化学发光机理做出了合理的探讨。CuFe2O4粒子具有模拟过氧化物酶的特性,且表面富含大量的Cu元素,推测其中含量较多的Cu2+与较少的Cu0开辟了协同催化ABEI-H2O2化学发光体系的路线。最终,基于CuFe2O4/ABEI对于H2O2的强烈响应,我们发展了一种无酶无试剂检测H2O2的传感策略,该方法的线性动态范围在1.0×10-8 M至1.0×10-4M之间,检测限低至5.6nM。这项工作对纳米材料磁性与化学发光活性一体化的研究具有重要的指导意义,该材料以其优越的综合性能在生物传感、生物成像和微流控分析等领域具有重要的应用潜力。

关键词：N-（4-氨基丁基）-N-乙基异鲁米诺;化学发光;CuFe₂O₄;磁性;催化;功能化材料

学科专业：分析化学

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 引言

1.2 化学发光概述

1.2.1 化学发光基本概念

1.2.2 化学发光分析原理

1.2.3 鲁米诺类化学发光反应体系

1.3 磁性纳米材料研究现状

1.3.1 磁性纳米材料概述