摘要：过氧化氢是一种高效的绿色氧化剂,广泛应用于纸浆漂白、外科消毒、废水处理和化学合成等领域.目前,过氧化氢的工业生产仍依赖于传统的蒽醌氧化法,该方法存在能耗高、污染大以及工艺复杂等问题.以太阳能为驱动力,水和氧气作为原料,利用半导体材料光催化生产过氧化氢被认为是一种清洁、安全、经济和节能的技术.该技术的关键是开发高效稳定的半导体光催化材料.共价有机框架(COF)是一种可用于光催化产过氧化氢的新型晶态多孔有机材料,具有结构可调控、密度低、比表面积大、热稳定性和化学稳定性高等优点,但其应用受到光生载流子快速复合的限制.将助催化剂金纳米粒子负载在COF表面,可以有效促进光生载流子的迁移与分离,从而获得较好的光催化产双氧水性能.然而,这方面的研究尚未受到较多的关注.本文采用NaBH_(4)还原法将金纳米粒子原位负载在一种空心球状COF(TB-COF)的表面,制得了不同Au含量的Au/TB-COF复合物(记为AT-x,其中x代表复合物中Au的质量百分含量),并系统研究了该材料光催化生产过氧化氢的性能.粉末X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶转换红外光谱(FT-IR)等表征结果证明了Au/TB-COF复合物的成功制备,且发现原位负载的金纳米粒子并没有改变TB-COF的晶型、形貌和化学结构.在光催化反应中,以乙醇作为牺牲剂时,复合物AT-1的性能最佳,表现出最高的过氧化氢生成速率常数(Kf)和最低的过氧化氢分解速率常数(Kd),在可见光照射下过氧化氢生成速率达到6067μmol g^(-1)h^(-1),超过大多文献报道的COF基光催化剂性能.经4次光催化循环反应后,AT-1催化生成过氧化氢的产率略有下降,且FTIR谱、XRD谱和FESEM显示光催化反应前后AT-1的结构和形态几乎没有变化,表明其具有较好的光催化稳定性.此外,在本实验所制得的AT-x复合物中,AT-1具有最短的荧光平均寿命、最大的光电流响应和最小的阻抗,表明其具有最高的光生载流子迁移和分离能力.原位辐照X射线光电子能谱结果表明,界面电子在光照前后均从TB-COF转移到金纳米粒子,与密度泛函理论计算结果一致.电子顺磁共振和原位漫反射傅里叶变换红外光谱等实验证实了光催化过程中超氧自由基的存在,这表明AT-1光催化生产过氧化氢是连续两步单电子氧气还原的过程.实验还发现,当O_(2)被N_(2)替代时,几乎检测不到过氧化氢的产生,说明过氧化氢来源于O_(2)的还原反应.当用硝酸银和对苯醌分别作为捕获剂来消除·O_(2)^(−)和e^(−)时,光催化过氧化氢的产率显著下降,可推断·O_(2)^(−)和e^(−)是产生过氧化氢的关键物种.综上,本文详细研究了金纳米粒子作为助催化剂对COF光催化生成过氧化氢性能的促进作用,可为设计高效光催化生成过氧化氢的COF基催化剂提供参考.目前,光催化生产过氧化氢技术仍处于起步阶段,其产率仍处于mmol g^(-1)h^(-1)的水平,尚不能达到工业生产要求.开发高效的半导体催化剂是实现高效光催化生产过氧化氢的关键.未来还需要进一步提高光催化产过氧化氢的生成效率和选择性,解决O_(2)的有效吸附、可见光有效利用、光生载流子的分离与转移效率等问题,以推进光催化产过氧化氢技术的工业生产和商业应用.

摘要：MicroRNA(miRNA)是癌症早期诊断的标志物,在生理和病理过程中发挥着关键作用,因此对miRNA的实时准确监测具有重要意义。目前,用于miRNA测定的信号放大/扩增策略多依赖于辅助酶的参与。本文建立了一种基于金纳米粒子(AuNPs)聚集和杂交链式反应(HCR)无酶扩增的高灵敏、特异性miRNA检测方法。为此,设计了一个辅助发夹探针(HP)和两个通用发夹探针(H1/H2),均为单链DNA(ssDNA)且具有粘性末端,可稳定水溶液中的AuNPs而有效防止盐诱导其聚集。靶miRNA与HP环区杂交,启动HCR触发双链DNA(dsDNA)聚合物的形成。dsDNA聚合物无粘性末端,对AuNPs的稳定能力减弱,从而产生盐诱导的AuNPs聚集,导致金胶体溶液由酒红色至蓝色的变化。据此可对miRNA进行光度法检测。该策略无需依赖酶促反应、分离过程及化学修饰,操作简单。通过设计HP环区序列,即可实现对不同靶标的检测,具有通用性。

摘要：设计了一个双功能配体修饰的金纳米粒子制备及在生理环境下Pb^(2+)检测应用的本科生化学实验。首先合成柠檬酸根修饰的金纳米粒子;然后利用配体交换的方法,将双功能配体按照一定比例修饰到金纳米粒子表面,得到既能在生理环境中稳定存在,又能对Pb^(2+)有灵敏而特异性响应的金纳米粒子探针;在优化条件下,对生理环境中的Pb^(2+)进行检测应用。本实验不仅可以锻炼学生制备纳米材料的能力,掌握仪器设备的使用,而且能锻炼学生提出问题、分析问题、解决问题的分析思维能力。通过本实验的设计和实施,可使学生进一步了解科学前沿,提升科学素养。

摘要：以能源开发(如光解水制氢)及环境保护(如有机物降解)应用为目标,负载型贵金属催化剂在设计、制备及理论研究方面已取得了长足的发展。本工作以具有特异形貌及结构的树枝状二氧化硅纳米球载体为基础,通过溶胶-凝胶法在其孔道引入二氧化钛纳米颗粒形成硅钛杂化结构。通过有机改性技术,在树枝状硅钛杂化纳米球表面接枝氨基官能团。然后,通过浸渍法和硼氢化钠还原手段,在杂化纳米球孔道负载超细金纳米粒子。不同手段表征结果显示实验成功制备了树枝状硅钛杂化纳米球负载金纳米颗粒复合材料。在模拟太阳光下,所得催化剂光解水产氢量及速率为69.08μmol·g^(-1)和13.82μmol·g^(-1)·h^(-1),约为对比样催化剂(树枝状二氧化硅纳米球负载金纳米粒子)的7倍。在无光条件下,其降解对硝基苯酚的表观动力学常数为6.54×10^(-3)s^(-1),约为对比样的17倍(0.372×10^(-3)s^(-1))。由此可见,设计合成的新型催化剂展现出优越的多功能催化活性。

摘要：研究发现,在金纳米粒子存在下,异烟肼与鲁米诺反应可产生强的化学发光.采用响应曲面优化法中的Box-Behnken设计,对试剂浓度进行了优化.在优化的实验条件下,相对化学发光强度与异烟肼的质量浓度在5.0×10-9～3.0×10-7 g/mL范围内呈线性关系.方法的检出限为4.1×10-9 g/mL异烟肼,相对标准偏差为1.3%(1.0×10-7 g/mL异烟肼溶液,n=11).该方法已用于片剂、注射液和人血清中异烟肼含量的测定.同时,对化学发光反应的可能机理也进行了讨论.

摘要：金纳米粒子除了拥有纳米粒子的体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等优异性能之外,还有一些特殊性能,如良好的稳定性、抗菌抑菌功能、表面吸收带效应、荧光效应等。量子化学计算方法提供了从分子水平上探究金团簇的催化和反应活性的影响因素,如金团簇的尺寸、形状、电子状态、活性位点的类型和结构等。分子动力学可以更好地模拟纳米粒子与配体和溶剂的相互作用方式,同时给出热力学和动力学行为。耗散粒子动力学等介观模拟方法则被应用到金纳米粒子和聚合物复合体系自组装过程的研究,并可以给出调控自组装结构的有效方案。以高分子与纳米粒子复合物为研究对象,明晰影响复合物结构和性质的主导因素,探索复合物调控机制,提出决定复合物功能的主控因素,进一步理解高分子与纳米粒子复合物的本质,可以为实验上制备、优化新型高分子与纳米粒子复合物材料提供可靠的理论帮助。

摘要：在用柠檬酸钠作还原剂还原氯金酸的基础上,提出了一种压电驱动式脉动微混合可控合成金纳米粒子的制备方法。分析了金纳米粒子的合成机理及脉动微混合的工作原理。针对不同的浓度比(Na_3C_6H_5O_7:HAuCl_4)和脉动混合频率设计并开展了相关金纳米粒子可控合成试验,利用紫外可见分光光度计和透射电子显微镜对所得样品的光学特性、粒子粒径、粒子偏差及单分散性进行了表征,分析了浓度比和频率对试验结果的影响。结果表明:利用压电驱动式脉动微混合法,通过控制两相制剂的浓度比和脉动混合频率,一定程度上可以实现金纳米粒子的可控合成。

摘要：为了制备优良的金纳米粒子,提出了一种基于声表面波技术可控制备金纳米粒子的实验方法,利用声表面波微流控系统对金纳米粒子进行扰动合成,实现金纳米粒子的可控合成。利用Matlab软件对叉指换能器对数进行了参数优化,设计并制作了声表面波微流控扰动系统。针对不同加载电压设计并开展了金纳米粒子制备试验,分析了不同电压对试验结果的影响。试验结果表明:通过调控电压等控制参数,制备了具有不同浓度、形貌及单分散性的金纳米粒子,验证了本文实验方法的有效性。

摘要：近年来,高分子修饰金纳米粒子的自组装行为逐渐成为新的研究热点.当金纳米粒子修饰上高分子后,在维持其自身光电特性的同时展现出了与高分子类似的自组装行为,从而能够在适当的条件下形成结构明确的零维、一维、二维和三维自组装结构.这些自组装结构的出现不仅促进了金纳米粒子组装的基础研究,并且极大地丰富了金纳米粒子的应用潜力,为金/高分子纳米复合材料的发展开拓了新的方向.本文总结了金/高分子纳米复合粒子形成的不同维度组装体,着重讨论了金纳米粒子自组装构筑单元的设计、组装方法以及组装体的性质,分类讨论了相应的自组装材料在环境和生物医药中的应用,并展望了相关研究在未来发展的机遇与挑战.

摘要：针对姜黄素在水中溶解性差、稳定性差、难吸收、代谢快等缺点,以姜黄素、金纳米颗粒和哺乳动物红细胞膜为原料,设计开发了红细胞膜仿生纳米载药系统(Au-Cur@RBC)。抗癌药物姜黄素通过疏水作用吸附到利于封装的小尺寸金纳米颗粒表面,然后通过物理挤压的方式将载药纳米粒子包封到红细胞膜囊泡内。结果表明,制备的金纳米粒子尺寸均一度高,分散性良好,平均粒径为13.18 nm。金-姜黄素纳米颗粒中姜黄素的吸附率为86.85%,载药率为20.25%。金纳米颗粒的负载可显著提高姜黄素的稳定性,金-姜黄素纳米颗粒在水溶液中储存30 d后仍保留了52%的姜黄素。同时,暗场显微镜结果表明,红细胞膜涂覆增强了制备的Au-Cur@RBC对暗场显微镜入射光线的折射与衍射能力,从而呈现更清晰的图像。