复合金属/金属氧化物纳米材料在污染物可视化及质谱分析中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 马玉荣 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 蔡亚岐 |
| 关键词 | 磁性纳米材料 多巴胺 纳米银 可视化方法 基质辅助激光解析电 离-飞行时间质谱 magnetic nanoparticles dopamine silver nanoparticles colorimetric method matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry |
| 其他题名 | Application of Metal/Metal Oxide Nanomaterials in Analysis of Pollutants with Colorimetric and Mass Spectrometry Method |
| 学位专业 | 分析化学 |
| 中文摘要 | 本论文围绕复合金属/金属氧化物纳米材料在污染物可视化及质谱分析中的应用展开，论文从以下五个方面进行介绍和阐述。 第一部分主要介绍了纳米材料的特点、制备和功能化修饰等, 并重点分析了金属及其氧化物纳米材料在环境分析中的应用现状及存在的问题。 第二部分建立了基于磁性纳米复合材料的磁性固相萃取-高效液相色谱-荧光联用（MSPE-HPLC-FLD）检测水溶液中多环芳烃的分析方法。氨基化合物与CS2反应生成二硫代氨基化合物，利用 Au-S 键将得到的二硫代氨基化合物固定到金包覆的四氧化三铁纳米颗粒（Fe3O4@Au NPs）表面。该方法有利于克服商品化巯基化合物种类有限、价格昂贵等局限，拓宽了纳米材料修饰基团的种类。采用透射电子显微镜（TEM）、X光电子能谱（XPS）、振动磁强计（VSM）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等技术对制备的磁性纳米复合材料进行了表征，结果表明二硫代氨基化合物成功修饰到了纳米材料表面。以该纳米材料为萃取剂从大体积环境水样中吸附富集荧蒽、芘、苯并蒽、苯并荧蒽、苯并芘等多环芳烃。在优化的条件下，0.05 g萃取剂 10 min内可以从 500mL水样中定量萃取多环芳烃。5种多环芳烃在河水和自来水中的加标回收率为 62-106 %。 第三部分以 Fe3O4@PDA NPs为吸附剂和基质并结合基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）检测了小分子污染物。通过多巴胺在 Fe3O4 NPs表面原位聚合反应得到核壳结构的Fe3O4@PDA NPs，以Fe3O4@PDANPs为MALDI-TOF-MS 的基质，成功实现了 11 种小分子污染物（分子量从251.6到499.3，包括苯并芘、 3 种全氟化合物和7种喹诺酮类抗生素）的分析检测。Fe3O4@PDA NPs还具有从水中富集疏水性化合物（如BaP等）的功能，吸附 BaP之后的 Fe3O4@PDA NPs 通过外加磁场分离后，可直接点于 MALDI 板上用于MALDI-TOF-MS检测。据此构建了 MSPE-MALDI-TOF-MS分析 BaP的方法，并将其应用于自来水和湖水中 BaP的分析检测。 第四部分建立了多巴胺功能化纳米银颗粒可视化快速检测 Cu2+的方法。在弱碱性溶液中多巴胺将 Ag+还原成纳米银，在此过程中多巴胺自聚合成聚多巴胺并修饰到生成的 AgNPs表面，得到单分散的多巴胺/纳米银复合功能材料。Cu2+与多巴胺之间的强配位作用引起 AgNPs溶液颜色的改变，结合紫外-可见光谱，可以实现 Cu2+的可视化检测。该 Cu2+可视化传感器在 3.2 ppb到 512 ppb范围内对Cu2+具有良好的线性响应；通过草酸钠掩蔽干扰处理后，常见的 17 种金属离子（Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Zn2+, Co2+, Ni2+, Ba2+, Cr6+, Al3+，Fe2+, Fe3+, Pb2+,Hg2+ 和 Cd2+）不干扰铜离子的测定。所设计的 Cu2+可视化传感器具有选择性高、检测限低、操作简便等优点，该方法成功应用到自来水样中 Cu2+的检测。 论文最后一部分开展了三聚氰胺可视化检测研究。以多巴胺为还原剂和稳定剂，合成了单分散的纳米银颗粒（AgNPs）；当与三聚氰胺共存时，三聚氰胺与多巴胺发生迈克尔加成或希夫碱反应导致 AgNPs的聚集，进而使AgNPs溶液颜色由亮黄色变为深棕色。以上述功能化纳米银为显色剂，建立了三聚氰胺的可视化检测新方法。该可视化分析方法对三聚氰胺在 10 ppb到 1.26 ppm范围内表现出良好的线性响应，且常见的氨基酸、葡萄糖和金属离子等均不干扰三聚氰胺的测定。基于此思路，实现了牛奶中三聚氰胺的检测，回收率为 96-102%。 |
| 公开日期 | 2014-08-22 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7643]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马玉荣. 复合金属/金属氧化物纳米材料在污染物可视化及质谱分析中的应用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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